SolarStratos, ou le rêve d’atteindre la stratosphère avec l’énergie solaire

Développer l’aviation électrico-solaire du futur. Voilà le défi que veut relever Solarstratos, un projet suisse débuté en 2014 et qui a mis sur pied le premier avion stratosphérique du monde avec une équipe technique et des partenaires technologiques internationaux. Basé sur l’aérodrome militaire de Payerne et toujours en développement opérationnel, l’appareil mesure 8,5 mètres de longueur, 24,8 mètres d’envergure pour un total de 450 kilos. Il est recouvert de 22 m2 de panneaux solaires à 25% de rendement et d’environ 5 kWc, qui alimenteront un moteur électrique relié à des batteries en lithium-ion pour assurer son fonctionnement.

Pour atteindre les 25000 mètres d’altitude annoncés, l’avion est propulsé grâce à une hélice à trois pales et à un double moteur électrique de 2 x 19 kW qui est intégralement alimenté par l’énergie solaire. Les cellules photovoltaïques ont été intégrées directement dans les ailes par l’équipe du professeur Christophe Ballif au Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM), partenaire scientifique du projet.

Le procédé d’encapsulation des modules PV utilisé regroupe les cellules en série ou en parallèle de manière à assurer leur isolation électrique. Elles deviennent ainsi plus résistantes aux facteurs extérieurs tels que l’humidité, la pluie, la neige ou encore la corrosion, voire les chocs mécaniques. En avril 2019, des améliorations de modules avaient été intégrées au projet pour permettre un potentiel plus élevé de production d’énergie solaire, une plus grande flexibilité et un poids plus faible.

Les cellules solaires alimentent les batteries lithium-ion de l’appareil, d’une capacité totale de 14kWh, extensible à 21 kWh. Ce type de batterie est constitué d’un accumulateur électrochimique qui utilise du lithium sous une forme ionique. Elle libère, par échange réversible, des ions lithium entre deux électrodes (une anode en graphite et une cathode en oxyde métallique) au sein d’un électrolyte liquide.

Pour limiter le poids de l’avion, l’appareil n’est pas pressuré et le pilote doit être équipé d’une combinaison spatiale spécialement conçue pour le projet et qui fonctionne à l’énergie solaire. C’est l’équipementier spatial russe Zvezda qui a développé la technologie de cette combinaison qui concentre plusieurs innovations permettant de réguler notamment la température et la pression et de protéger le pilote de l’exposition solaire.

Le fuselage et les ailes sont construits en fibre de carbone avec une grande envergure qui permet à l’avion de voler à vitesse réduite. « SolarStratos restera dans la stratosphère quelques temps, sans rien consommer d’autre que l’énergie solaire illimitée et surtout totalement propre. C’est le rêve d’Icare, mais dans ce cas le soleil sera un allié et non plus un ennemi ! », s’enthousiasmait en mai 2020 Philippe Pilloud, responsable des opérations et de la sécurité en vol. Le budget total du projet est d’environ 10 millions de francs suisses (9,2 millions d’euros). Il est principalement sponsorisé par des fonds privés.