Une densité de batterie de 500 Wh/kg ouvrirait la voie à des vols solaires de plusieurs mois en haute altitude
L’idée d’un avion capable de décoller une fois et de rester en vol pendant des mois peut sembler tirée de la science-fiction, mais des chercheurs s’efforcent de la concrétiser. Ces aéronefs, qui ne transporteraient pas de passagers et n’auraient besoin d’aucun carburant, utiliseraient l’énergie solaire pour se maintenir en altitude, à environ 18 000 mètres, dans le but d’observer la Terre.
Le principal défi réside dans la gestion de la nuit, lorsque les panneaux solaires cessent de produire de l’électricité. Une étude menée par Harvard, avec la participation de l’Université du Michigan, a estimé la densité énergétique nécessaire pour ces appareils : environ 500 watts-heures par kilogramme (Wh/kg). Il s’agit d’un objectif technologique, et non d’un vol déjà réalisé.
Le problème est simple : pour voler pendant la nuit, il faut stocker une grande quantité d’électricité. Cependant, plus la batterie est importante, plus l’avion est lourd, et plus il consomme d’énergie pour se maintenir en l’air. Un point est atteint où l’ajout de capacité ne compense plus.
L’étude, publiée dans ACS Energy Letters, a examiné différentes combinaisons de batteries, la taille des ailes et les conditions solaires. Les calculs indiquent que 500 Wh/kg représente un seuil important pour permettre des vols continus dans de nombreuses régions, à condition qu’il y ait suffisamment de rayonnement solaire.
Pour comparaison, les batteries des voitures électriques commerciales se situent généralement autour de 250 Wh/kg, tandis que certaines cellules expérimentales atteignent environ 400. L’élément crucial n’est pas de fournir une puissance élevée instantanément, mais de stocker suffisamment d’énergie sans ajouter trop de poids, ce qui constitue un obstacle majeur au développement de l’autonomie des aéronefs.
Atteindre 500 Wh/kg ne garantirait pas un vol illimité. En hiver ou dans certaines latitudes, le manque de lumière solaire pourrait poser problème, même avec une batterie performante.
L’objectif est de déployer des avions sans pilote pour surveiller une zone pendant des semaines, voire des mois. Ils pourraient enregistrer des changements atmosphériques, suivre les ouragans ou surveiller les incendies de forêt sans avoir à revenir constamment à une base. Actuellement, les avions scientifiques ER-2 de la NASA effectuent des missions de six à huit heures. Un appareil solaire à longue autonomie pourrait recueillir des données beaucoup plus longtemps et compléter l’observation des catastrophes naturelles par satellite.
Les scientifiques soulignent également que les batteries les plus avancées restent coûteuses et qu’il reste à prouver leur sécurité en vol. Pour l’instant, l’étude précise la technologie nécessaire pour rendre ce futur possible, sans pour autant annoncer un avion prêt à survoler nos têtes pendant des mois.