Essai réussi pour les modules photovoltaïques du projet Stratobus
Publié par Adrien le 31/10/2018 à 08:00
Source: CEA
Stratobus, évoluant à 20 kilomètres d'altitude au-dessus du trafic aérien, aura des missions multiples: observation, surveillance ou encore télécommunication, le tout pour une durée de 5 ans. Afin d'assurer en toute continuité ses missions, Stratobus doit maintenir sa position et résister à des vents allant jusqu'à 90 km/h: il est donc équipé de 1000 m2 de cellules photovoltaïques, placées sur un quart de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de l'enveloppe, en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de fournir l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne...) nécessaire aux quatre moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) électriques, au système de stockage d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et à la charge utile (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.).


Stratobus/E.Briot

Thales Alenia Space vient d'annoncer la réussite des essais de validation mécanique statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :) des premiers modules photovoltaïques échelle 1 destinés au projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) StratobusTM. Ces modules photovoltaïques ont été développés en partenariat avec le CEA-Liten (Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux), sur son campus (Un campus (du mot latin désignant un champ) désigne l'espace rassemblant les bâtiments et l'infrastructure d'une université ou d'une école située hors d'une ville. Ce terme...) Ines (Institut national de l'énergie solaire), implanté près du lac (En limnologie, un lac est une grande étendue d'eau située dans un continent où il suffit que la profondeur, la superficie, ou le volume...) du Bourget, en Savoie.

Les modules développés sont d'une surface hors norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen...) (supérieure à 4 m²), flexibles, ultra (ULTra (pour (en)« Urban Light Transport ») est un système de transport individuel de type Personal Rapid Transit (PRT), autrement dit un...) légers (moins de 800 g/m2), d'une puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) supérieure à 200 W/m2 et composés de cellules à 24 % de rendement. Ils ont été réalisés en mettant en oeuvre des procédés habituellement utilisés pour des applications terrestres.

Thales Alenia Space a confirmé que les tests ont démontré une haute stabilité des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) d'encapsulation (L'encapsulation en général est la notion de mettre une chose dans une autre. En imageant, on peut voir que cette chose est mise dans une capsule. En...) sous ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) et ozone (L’ozone (ou trioxygène) est un composé chimique comportant 3 atomes d’oxygène (O3). Sa structure est une résonance entre...), et de faibles pertes de puissance relatives après les cycles thermiques. Ils seront intégrés sur le modèle à échelle 1 de StratobusTM, dont les premiers essais en vol sont prévus pour 2022.

Les panneaux photovoltaïques classiques pèsent environ 12 kg/m² pour une surface de 1,6m², le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de...) et le cadre aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec 1,5 % de la masse totale.) représentant à eux seuls 80% du poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à l'opposé de la résultante des...) total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une...). Le CEA-Liten a mis en oeuvre tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) son savoir-faire de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...) et Développement dans le domaine de l'intégration du solaire photovoltaïque afin de réduire ce poids au m² et atteindre les spécifications du projet StratobusTM.

Les développements ont permis de supprimer le cadre du module, utiliser des matériaux à la fois minces, légers et robustes pour réduire la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave). Ces...) sans dégrader les performances électriques, intégrer des composants électroniques pour assurer une protection électrique (Le fait est que l'électricité est une énergie : invisible, inodore, inaudible et, d'une puissance redoutable. Elle l'est d'autant plus qu'elle est incontrôlée.) et thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...), et enfin intégrer des éléments de fixation pour l'accroche du module sur l'enveloppe du ballon stratosphérique.

Compte tenu des matériaux utilisés, très éloignés de la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) standard, le procédé de mise en oeuvre a également dû être adapté pour répondre aux contraintes liées à la réduction significative d'épaisseur du dispositif (< 0,5 mm au lieu de 4,5 mm pour un module standard).

Depuis le démarrage de l'implication du CEA dans le projet StratobusTM en 2016, de nombreux prototypes de modules ultralégers ont été réalisés pour les étapes de R&D et pour les tests de qualification en enceintes climatiques afin de fiabiliser le design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux...) pour l'application visée. Leur taille n'excédait jamais 0,6 m².
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