World Solar Challenge : jusqu'où en voiture solaire ?

L'énergie solaire est une excellente source d'énergie renouvelable, mais a toujours eu ses limites. Au mieux, il n'y a que 1 000 Watts/m2 disponibles à la surface de la Terre par une journée ensoleillée, et l'efficacité limitée des panneaux solaires réduit encore cette consommation. C'est une quantité si faible que les panneaux solaires sur les voitures particulières ont été limités à des tâches subalternes telles que l'entretien de la batterie et le fonctionnement des ventilateurs de faible puissance.

Cependant, là où certains pourraient voir une impossibilité, d'autres voient une opportunité. Le World Solar Challenge est une compétition qui vise à montrer le véritable potentiel du transport à énergie solaire. Aujourd'hui, 30 ans après sa création, ce qui était auparavant impossible est en fait réalisé par plusieurs équipes en moins d'un dixième du temps initial. Pour garder les concurrents sur leurs gardes, les règles ont évolué au fil du temps, repoussant toujours les limites de ce qui est possible simplement avec la lumière du soleil. Ce n'est pas un moyen de transport traditionnel ; c'est un défi d'ingénierie. Jusqu'où peut-on aller en voiture solaire ?

L'ancêtre de l'événement était un certain Hans Tholstrup, un aventurier d'origine danoise passionné par la durabilité et les alternatives aux combustibles fossiles. En collaboration avec la légende australienne des voitures de tourisme Larry Perkins et son frère Garry, le trio a construit un véhicule à énergie solaire nommé The Quiet Achiever. En 1982, le véhicule léger a parcouru 2518 miles de Perth à Sydney en seulement 20 jours, uniquement alimenté par le soleil. L'exploit a reçu beaucoup d'attention du public, menant directement à la première édition du World Solar Challenge à peine 5 ans plus tard.

Le concours inaugural a été organisé en 1987, en partenariat avec la South Australian Tourism Commission. Il a vu 13 concurrents s'aligner au départ, dont 6 à l'arrivée. General Motors a remporté l'événement avec Sunraycer, complétant un parcours de Darwin à Adélaïde en seulement 44 heures 90 minutes, battant la deuxième place de Ford Australie de près de 23 heures.

Se produisant initialement tous les trois ans, il est passé à tous les deux ans à partir de 1999. Certaines années, plus de 50 équipes ont rejoint la course sur la ligne de départ, bien que beaucoup abandonnent en raison d'accidents ou de problèmes mécaniques mettant fin à leur course. Les participants viennent d'horizons divers du monde entier pour participer à la course. Les trois dernières décennies de compétition ont vu des participants de constructeurs automobiles, d'entreprises technologiques, d'universités et même de lycées. Souvent, les sponsors d'équipe proviennent d'industries de haute technologie impliquées dans des technologies pertinentes pour de telles applications. Avoir une entreprise à bord qui peut fournir des panneaux solaires très efficaces ou un moteur léger et puissant peut aller très loin.

Au fil des ans, la course a évolué à mesure que de nouvelles technologies sont apparues. Les réglementations sur la surface maximale des panneaux solaires se sont resserrées à mesure que les panneaux sont devenus plus efficaces au fil des ans. Cela aide à réduire les coûts, car les panneaux solaires les plus récents et les plus performants ne sont pas bon marché. D'autres réglementations visent à limiter le stockage d'énergie à bord et à garantir des conditions de concurrence équitables entre les concurrents. Les véhicules de compétition circulent sur la voie publique et sont donc tenus de respecter les limites de vitesse et les règles de la route.

Comme les vitesses moyennes ont augmenté au fil des ans, les règles ont changé pour mettre également l'accent sur l'aspect pratique, visant à guider les concurrents vers la conception de véhicules plus proches de quelque chose d'utilisable dans la rue. La compétition comprend désormais la classe Cruiser pour les véhicules multi-passagers, qui sont classés en fonction de facteurs tels que la facilité d'accès et le nombre total de passagers-kilomètres accumulés au cours du voyage.

Tout comme les sports mécaniques traditionnels, les réglementations du World Solar Challenge ont façonné la conception des véhicules de compétition. Avec une énergie disponible limitée, l'efficacité est essentielle dans tous les aspects de la conception. Un concurrent capable de capter le plus d'énergie et de la transformer en mouvement vers l'avant est le mieux placé pour remporter la victoire.

Du côté électrique, la première préoccupation est de capter efficacement autant d'énergie de la lumière solaire disponible que possible. L'installation des panneaux solaires les plus efficaces disponibles n'est qu'une partie de l'équation. Les équipes inclineront souvent leurs panneaux solaires pour qu'ils soient perpendiculaires aux rayons du soleil après la fin de la conduite à 17h00, afin de tirer le meilleur parti de la lumière disponible avant le coucher du soleil. Pour essorer la moindre goutte des cellules, le matériel Maximum Power Point Tracking est utilisé pour maintenir les cellules solaires dans leur plage de fonctionnement optimale. Les moteurs et les contrôleurs sont conçus de la même manière en mettant l'accent sur le gaspillage d'énergie le moins possible lors de la propulsion du véhicule sur la route.

Le plus grand impact sur la conception extérieure de ces véhicules est peut-être l'aérodynamique. Se déplaçant à des vitesses allant jusqu'à 130 km/h pendant des heures d'affilée, la traînée joue un rôle énorme en termes d'efficacité énergétique. Il est essentiel de réduire la traînée au minimum absolu, les véhicules de la classe Challenge à occupant unique présentant souvent des conceptions en forme de larme en forme de lame de couteau. Les roues sont souvent équipées de carénages en forme de profil aérodynamique pour leur permettre de fendre l'air. Historiquement, la plupart des conceptions avaient des conducteurs allongés dans des positions presque couchées ou couchées pour minimiser leur contribution au profil de la voiture, mais ces dernières années, les positions assises ont été changées en une position verticale plus naturelle pour mieux ressembler à un véhicule routier. Les entrées de la classe Cruiser ont tendance à avoir des conceptions plus compromises dans ce domaine, car elles sont nécessairement plus volumineuses et plus hautes afin de transporter plusieurs passagers assis. Cependant, ils visent toujours à minimiser la traînée dans la mesure du possible, même si les conceptions profilées à la pointe du couteau ne sont pas pratiques dans cette classe.

L'efficacité mécanique est également essentielle pour construire un véhicule compétitif. La résistance au roulement doit être réduite au minimum et des pneus spécialement conçus sont utilisés dans la poursuite de cet objectif. Il est également important de s'assurer que les roulements, les chaînes et les courroies sont correctement choisis et entretenus pour éviter des pertes excessives dans ces zones. L'attention portée à de si petits détails peut avoir un impact sérieux lorsque vous parcourez des milliers de kilomètres, en particulier lorsque de si faibles quantités d'énergie sont disponibles.

Alors que les équipes continuent de construire des voitures pour relever les défis existants, les règles continuent de changer pour repousser les limites. Pour 2021, la réglementation changera à nouveau pour se concentrer sur le confort du conducteur, la stabilité dynamique des véhicules de compétition et inclure de nouvelles fonctionnalités de sécurité comme les feux de jour. Tous ces changements ont un effet sur les performances, de la modification de l'aérodynamique à l'ajout d'une nouvelle puissance aux véhicules. Cependant, c'est ce défi même qui oblige les équipes à innover et à adapter leurs conceptions, créant des voitures solaires meilleures et plus performantes que jamais. Bien que nous ne nous attendions pas à ce que les panneaux solaires deviennent la norme sur les véhicules de tourisme de si tôt, à moins d'un changement majeur de notre Soleil, l'événement sert néanmoins de vitrine utile et de terrain d'essai pour le meilleur des technologies de propulsion solaire et électrique.