Pour approfondir le sujet, voici quelques éléments de réponses aux questions que soulève le prototype, apportés par les élèves-ingénieurs.

Pourquoi un véhicule solaire en compétition ?

Pourquoi un panneau solaire courbe/plat ?

Hélios I, II et III étaient équipés de panneaux droits : cette géométrie était liée à la technologie utilisée, à savoir le silicium monocristallin, destiné à une position plane sans quoi son rendement pouvait diminuer. Cette technologie est moins chère que le silicium amorphe, plus flexible mais bien plus coûteux à rendement égal.

Pour Hélios IV, on a du trouvé un juste milieu entre aérodynamisme et performance : le compromis a été trouvé avec ce panneau courbé dans une direction et pourtant équipé de cellules plates ou très légèrement courbées, pour ne rien perdre de leur efficacité.

Pourquoi 3 roues ?

Poser un objet immobile sur un plan revient à lui donner trois points d’appui non alignés. Pourtant, chacun peut se s’interroger : les voitures du commerces ont pratiquement toutes 4 roues ! C’est grâce à leur suspensions qu’elles évitent au moins au repos ce qu’on appelle l’hyperstatisme, qui est à l’origine des tables qui "basculent" sur leurs 4 pieds. Ainsi, des passagers mal placés dans un véhicule pourrait déséquilibre une voiture à trois roues.

Comme Hélios, les voitures solaires sont souvent des monoplaces, et le pilote constitue une part importante du poids total de la voiture (20 à 35%). Bien placé entre les trois roues, le véhicule est stabilisé sans problème. Et avoir une roue en moins que les véhicules traditionnels, c’est aussi économiser de l’énergie : trois points d’appui nécessitent une surface moindre en contact avec le sol, donc moins de résistance au roulement.

D’autres véhicules solaires existent-ils ?

Lors du Panasonic World Solar Challenge (WSC) et du North American Solar Challenge (NASC), beaucoup d’équipes, en majorité américaines participent. En France, à part Hélios I et les autres prototypes qui ont suivi depuis 1996, peu de prototypes existent. Ce manque d’engouement est certainement du aux peu de courses sur le territoire français. On note peu d’exemples, dont le Rallye Franco-Espagnol Phébus.

Au nombre des équipes françaises, on peut citer la voiture de l’université Jules Vernes d’Amiens, celle du CNRS de Toulouse et celle du CUST de Clermont-Ferrand.

Quelle différence avec ma voiture traditionnelle ?

Pour concevoir un véhicule solaire de compétition, on part toujours d’une feuille blanche, et non d’un châssis existant : il faut toujours repenser l’automobile de ses dimensions jusqu’à sa direction ou ses suspensions.

Pour le reste, les moteurs électriques hauts rendements souvent spécifiques aux véhicules solaires, le bras oscillant arrière, les suspensions triangulaires, toute une électronique dédiée au moteur et au panneau, des batteries performantes, une carrosserie carbone et Kevlar légère alliée parfois au Nomex, les inserts et éléments tubulaires en aluminium, les pneus uniques… sont autant d’éléments que vous ne trouverez pas sur votre voiture classique. Mis à part peut-être la carrosserie carbone des véhicules très haut de gamme et les suspensions triangulaires des formules de course.

Combien ça coûte ?

Très cher ! Tout dépend aussi de ce que l’on comptabilise dans la réalisation du véhicule, qui coûte déjà 100 000 euros. Avec les études, les partenariats, le temps consacré par les membres, etc… on doit atteindre environ 300 000 euros.

Quelle vitesse peut-on atteindre ?

La tension du pack de batteries fixe la vitesse maximale théorique atteignable par le moteur. Nous n’avons pas réalisé la voiture dans cette optique, mais nous avons atteint la vitesse de 110 km/h sur la ligne droite du circuit de Darwin en Australie. Plus on roule vite, plus on consomme, et nous n’avons pas roulé à cette vitesse pendant la course, même si les pilotes se sont parfois surpris à rouler à 95 km/h. L’équilibre entre apport du panneau solaire et consommation se situe vers 65 km/h.

Quelle puissance développe le moteur ?

Le moteur est dimensionné pour une puissance maximale d’environ 8 kW, soit un peu plus de 10 chevaux. En temps normal, on utilise le moteur entre 700 et 2000 W, soit 1 à 2,5 chevaux environ, avec un rendement dépassant les 90%. A titre indicatif, une bouilloire consomme environ 1 000W. Ces puissances sont bien inférieures aux puissances des véhicules thermiques, et même des véhicules électriques. Le poids réduit et son efficacité aérodynamique font que le prototype Hélios IV n’a pas besoin de consommer plus.

Cela fait-il du bruit ?

Les véhicules électriques (et hybrides) sont réputés pour leur silence. Cette réputation est méritée, à tel point qu’il faut parfois ajouter des systèmes de « bruiteur » pour que les piétons fassent attention à eux. Sur Hélios, c’est aussi le cas, d’autant que la voiture est très basse. Contrairement à ses "cousines" électriques, le moteur d’Hélios est peu isolé puisque directement positionné sur la roue arrière. On peut donc entendre son bruit particulier à l’accélération, bien qu’il soit loin du niveau sonore des moteurs thermiques.

Les projets à venir pour l’équipe Hélios IV

L’équipe d’élèves présente sur le stand souhaite poursuivre l’amélioration du concept-car pour continuer à tester Hélios sur différentes courses : nous suivrons donc les péripéties d’Hélios IV lors du Solar Event autour du lac du Bourget en juin 2009, et lors de la prochaine édition du World Solar Challenge en Australie, en octobre 2009.

Jusqu’à dimanche prochain, venez rencontrer les élèves ingénieurs de l’école HEI de Lille, hall 2/2.