L’énergie solaire est une excellente source d’énergie renouvelable, mais a toujours eu ses limites. Au mieux, il n’y a que 1000 Watts / m2 disponible à la surface de la Terre par une journée ensoleillée, et l’efficacité limitée des panneaux solaires réduit encore davantage ce problème. 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 des batteries 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 un concours qui vise à montrer le véritable potentiel du transport solaire. Aujourd’hui, 30 ans après sa création, ce qui était 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 le transport traditionnel; c’est un défi d’ingénierie. Jusqu’où pouvez-vous aller dans une voiture solaire?

L’histoire

Le Quiet Achiever, photographié ici lors de son voyage transcontinental en 1982, était le précurseur du World Solar Challenge.

Le précurseur de l’événement était un 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 Le réalisateur silencieux. En 1982, le véhicule léger a parcouru 2518 miles de Perth à Sydney en seulement 20 jours, uniquement sous l’énergie du soleil. L’exploit a reçu beaucoup d’attention du public, menant directement à la première exécution 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 alignés au départ, 6 atteignant la ligne d’arrivée. General Motors a remporté l’événement avec Sunraycer, terminer un cours de Darwin à Adélaïde en seulement 44 heures 90 minutes, battant la deuxième entrée de Ford Australie de près de 23 heures.

Au départ, tous les trois ans, il est passé à tous les deux ans à partir de 1999. Certaines années ont vu plus de 50 équipes rejoindre 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 concurrence ont vu des concurrents 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 la technologie pertinente pour ces applications. Avoir à bord une entreprise capable de fournir des panneaux solaires très efficaces ou un moteur léger et puissant peut aller très loin.

La course se déroule de Darwin dans le Territoire du Nord à Adélaïde en Australie du Sud. La course se termine avec tous les concurrents se formant à Victoria Square pour les célébrations finales.

Au fil des ans, la course a évolué au fur et à mesure que les nouvelles technologies sont apparues. Les réglementations sur la superficie maximale des panneaux solaires se sont durcies, car les panneaux sont devenus plus efficaces au fil des ans. Cela aide à réduire les coûts, car les derniers et les meilleurs panneaux solaires 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 le code de la route.

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

Tout est question d’efficacité

Le Tokai Challenger, construit par des étudiants de la Japan Tokai University, a remporté l’événement en 2009. Notez le design extrême et épuré visant à minimiser la traînée.

Tout comme les sports mécaniques traditionnels, les règlements du World Solar Challenge ont façonné la conception des véhicules de compétition. Avec une énergie limitée disponible, l’efficacité est essentielle dans tous les aspects de la conception. Un concurrent qui est 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, le premier souci est de capter efficacement autant d’énergie que possible de la lumière solaire disponible. 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 être perpendiculaires aux rayons du soleil après la fin de la conduite à 17h00, pour profiter au maximum de la lumière disponible avant le coucher du soleil. Pour éliminer chaque dernière goutte des cellules, le matériel de suivi du point de puissance maximale est utilisé pour maintenir les cellules solaires dans leur plage de fonctionnement optimale. Les moteurs et les contrôleurs sont conçus de manière similaire en mettant l’accent sur le gaspillage d’énergie le moins possible lors de la propulsion du véhicule sur la route.

2013 a vu l’introduction de la classe Cruiser, pour les véhicules solaires destinés à transporter plusieurs passagers.

L’aérodynamisme est peut-être le plus grand impact sur la conception externe de ces véhicules. En voyageant 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. Réduire la traînée au minimum absolu est la clé, les véhicules de la classe Challenge à un seul occupant 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 modèles 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 des sièges ont été changées pour une position verticale plus naturelle pour mieux ressembler à un véhicule routier. Les entrées dans la classe Cruiser ont tendance à avoir des conceptions plus compromises dans ce domaine, car elles sont nécessairement plus volumineuses et plus grandes afin de transporter plusieurs passagers assis. Cependant, ils visent toujours à minimiser la traînée dans la mesure du possible, même si les conceptions profilées en lame de 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 pour atteindre 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 ces 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.

Regard vers l’avenir

Alors que les équipes continuent de construire des voitures pour surmonter les défis existants, les règles continuent de changer pour repousser les limites plus loin. Pour 2021, la réglementation sera à nouveau modifiée 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’aérodynamisme à l’ajout d’une nouvelle puissance absorbée aux véhicules. Cependant, c’est précisément ce défi 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 de sitôt la norme sur les véhicules de tourisme, 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.

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