After completing the fourth leg of the Across America mission, the first to last before reaching its final destination in New York City, the solar airplane is enjoying the beautiful setting of the Steven F. Udvar-Hazy Center of the Smithsonian Air and Space Museum’s Washington Dulles branch with some of aviation history’s most incredible aircrafts.

During Solvay’s employee event on Tuesday June 18^th, I had a chance to talk to George Corbin, Head of Research, Development and Technology at Solvay Specialty Polymers in Atlanta Georgia. Solvay is Solar Impulse’s first partner (since 2004) and also one of the five partners - including Bayer MaterialScience, Schindler, Swiss Re Corporate Solutions and the Swiss Confederation - that has made this year’s Across America mission possible.   

“It’s so gratifying to see the final product 10 years later and even more gratifying to know that the applications we’ve developed, 20 total of which 18 specialty polymers, are an integrative part of it,” said George.

Solvay produces 1’500 specialty polymer products that are used in a kaleidoscope of industries: from aerospace to electronics; from industrial applications to healthcare (spinal surgery); from water purification to blood purification (dialysis) and now allow a solar airplane to fly. One of the greatest challenges our engineers had to face was reducing the weight of the plane down to the smallest bolt. In fact, screws and bolts used in the airplane’s structure are also made of a special ultra-light, ultra-resistant polymer five times lighter than steel.

But having Solvay materials on such an innovative, clean tech-powered aircraft is also an important symbol for the chemical industry: products that might not be visible to the average consumer are showcased through Solar Impulse’s sleek silhouette proving chemistry’s integral role in building a sustainable future. 

Tandis que Bertrand commence sa descente vers Washington D.C., vous vous demandez peut-être comment il se sent là-haut. Une chose est sûre, il jouit d’une vue magnifique sur les monts Appalaches et, comme André, il est toujours accueilli par un ciel bleu et ensoleillé – c’est la moindre des choses pour un avion solaire… Mais les deux pilotes affrontent des conditions éprouvantes physiquement. La cabine n’est pas pressurisée. Ils sont obligés de porter un masque à oxygène à partir de 3600 mètres. De plus, à ces altitudes, la température peut grimper très haut le midi, comme elle peut être glaciale à l’aube ou en fin de soirée. Leur combinaison est conçue pour assurer un certain équilibre thermique, mais ce n’est pas suffisant.

Le cockpit de l’avion solaire est isolé par une mousse rigide spéciale en polyuréthane, très performante. Cette technologie innovante a été mise au point par Bayer MaterialScience, partenaire officiel de Solar Impulse, spécifiquement pour les besoins exceptionnels du projet. Trente chercheurs de Bayer MaterialScience travaillent en Allemagne à la mise au point de matériaux spéciaux pour cet avion unique. La mousse isolante doit résister à des variations de température entre –50°C et +50°C.

Les fluctuations de température ne sont pas un problème pour le pilote seulement, mais également pour les batteries. L’avion embarque quatre batteries au lithium-polymère, de sept cellules chacune. Ces cellules sont semblables à celles du corps humain: elles n’apprécient guère les changements radicaux de température. Le froid les ralentit et la chaleur peut être dangereuse. La mousse de Bayer MaterialScience est appliquée sur chacune des quatre gondoles des moteurs, assurant à la fois l’efficacité des batteries et la sécurité de l’avion.

D’autre part, les pilotes volent à vue et par conséquent, la visibilité est un facteur essentiel pour eux. Le vitrage du cockpit est fait de films de polycarbonate haute performance procurant une bonne visibilité et des propriétés isolantes, grâce au coussin d’air présent entre chaque couche de polycarbonate.

Le plus remarquable dans ces progrès techniques, c’est que petit à petit, ils trouvent des applications dans la vie de tous les jours. La mousse en polyuréthane, par exemple, est particulièrement utile dans les bâtiments neufs, dont elle permet de faire baisser la consommation d’énergie de plus de 90%. Les fabricants de réfrigérateurs la trouvent également idéale pour son faible poids et ses grandes propriétés isolantes. Le film de polycarbonate peut être utilisé en combinaison avec des cellules photovoltaïques, ou même dans le secteur des transports, pour réduire la masse des véhicules.

Cet engin qui se déplace au-dessus de nos têtes n’est donc pas qu’un simple avion solaire, mais le résultat de recherches scientifiques poussées, d’innovation technique et de la lutte en faveur d’un avenir plus propre. Comme aiment à le dire les ingénieurs de Bayer MaterialScience: «Si un nouveau matériau réussit le ”test Solar Impulse”, il pourra forcément être transposé dans d’autres applications.»

Rares sont les personnes qui ont une idée précise de ce que produit une entreprise chimique. Pour la plupart d'entre nous, la chimie n'évoque qu'un des cours interminables du lycée. Nous entrions en classe avec l'espoir de faire des expériences incroyables, mais finalement ce que nous faisions c'était seulement mémoriser le tableau périodique des éléments.

En réalité, la chimie est un domaine fascinant et sans elle le HB-SIA ne pourrait s'envoler vers Saint-Louis. Lors de la construction du prototype, les ingénieurs de Solar Impulse devaient trouver le meilleur rapport poids/efficacité. Chaque mètre carré (m²) de cellules solaires produit assez d'énergie pour pouvoir porter 8 kg, ce qui n'est pas énorme. Il fallait donc que l'envergure de l'avion soit très grande et que les matériaux utilisés aussi légers que possible.

Première entreprise à s'être engagée dans le projet en 2004, Solvay est l'un des principaux partenaires de Solar Impulse. Il a fourni aux ingénieurs les matériaux dont ils avaient besoin : à la fois légers, efficaces et résistants. Solvay a notamment mis au point pour notre avion solaire des vis et des boulons en plastique - alors que ces pièces sont habituellement en acier - ainsi que de nombreux autres composants mécaniques, cinq fois plus légers que l'acier. Mais la contribution la plus importante de Solvay est le film qu'il a spécialement conçu pour recouvrir les panneaux solaires de l'appareil.

Un avion solaire est par définition alimenté grâce aux rayons du soleil. Le processus est similaire à la photosynthèse, procédé chimique par lequel les plantes transforment la lumière du soleil en énergie. Aujourd'hui, l'énergie solaire est pour la plupart d'entre nous associée à ces gros panneaux qui poussent comme des champignons sur les toits de nos villes. Les cellules solaires de l'avion Solar Impulse sont très différentes de celles de ces panneaux.

Partie intégrante des ailes, les panneaux solaires du HB-SIA sont à la fois la couche supérieure et le capteur d'énergie de l'appareil. Les cellules solaires qui composent les panneaux sont extrêmement fines, seulement 135 microns, mais comme toutes les cellules solaires, elles sont rigides, fragiles et très sensibles. Alors, comment les plier pour leur faire prendre la forme des ailes ? La solution a été apportée par le film fourni par Solvay. Les cellules solaires sont littéralement assemblées à la main par nos ingénieurs pour former des panneaux. Ce procédé prend beaucoup de temps, plus de 15 heures environ par panneau. Les cellules sont recouvertes du film produit par Solvay pour leur permettre de se plier sans casser et d'être protégées des rayons UV. Pour le deuxième avion, actuellement en construction, ce film recouvrira aussi bien le dessus que le dessous des cellules solaires pour les protéger de l'humidité. Pour en savoir plus sur les panneaux solaires, nous vous invitons à lire cet article.

Pour pouvoir voler de nuit, l'appareil Solar Impulse stocke dans ses batteries lithium-polymère l'énergie captée pendant la journée afin d'alimenter les moteurs pendant la nuit. Ici aussi, Solvay a apporté toutes ses compétences en électrochimie et a proposé des solutions pour améliorer l'efficacité des batteries grâce à des électrodes et des électrolytes.

Un représentant de Solvay a affirmé la volonté de l'entreprise d'approfondir ses recherches sur cette technologie en vue de développer de nouveaux systèmes de production d'énergie solaire à faible poids. Si le poids des cellules solaires n'est pas très important lorsqu'elles sont installées sur le toit d'une 

A l’heure où André continue sa descente vers Dallas Fort Worth International Airport, dans un vol qui pourrait établir un nouveau record de distance dans la catégorie des avions solaires, l’innovation atteint de nouveaux sommets. Et cela se vérifie ailleurs que dans le ciel américain.

Schindler, un des partenaires principaux de Solar Impulse et fabricant leader dans le monde d’ascenseurs et d’escaliers roulants, suit l’esprit pionnier de Solar Impulse, dans la verticalité aussi quoique dans un domaine différent. Schindler a en effet massivement investi dans un concept qui est aujourd’hui une réalité commercialisée: un ascenseur à énergie solaire.

Véritable révolution technologique, l’ascenseur solaire Schindler ne se content pas de réduire la consommation d’énergie: il peut fonctionner entièrement à la seule lumière du soleil. De plus, son indépendance à l’égard du réseau électrique le rend totalement insensible aux pannes de courant.

Des prototypes d’ascenseurs solaires ont été testés à Barcelone (Espagne) et en Suisse dans des immeubles résidentiels de quelques étages. L’énergie est récoltée par des panneaux solaires installés sur le toit des immeubles, le surplus étant stocké dans un accumulateur dit «energy storage device» ou ESD. Le courant de secours est fourni par une ligne réseau monophasée, bien plus simple et économique qu’un raccordement triphasé standard.

Des ingénieurs de Schindler assurent le lien direct entre Schindler et Solar Impulse, au cœur de l’intense échange d’informations et d’innovation pratiqué par les deux sociétés. Mais la contribution de Schindler au projet ne s’arrête pas là. C’est grâce à cette entreprise et à nos cinq autres partenaires, Solvay, Bayer MaterialScience, Swiss Re Corporate Solutions, SunPower et la Confédération suisse, que la mission Across America a pu se réaliser.