INNOVATION. Pour alimenter des camps de réfugiés ou des sites isolés en électricité, de jeunes designers français ont eu l'idée de capter l'énergie solaire au moyen d'un ballon captif photovoltaïque. Facilement déployable, autonome et ne nécessitant aucun entretien, il pourrait avantageusement remplacer les groupes électrogènes. Entretien avec Cédric Tomissi et Julie Dautel, deux des créateurs du projet Zéphyr.

Un ballon flottant dans les airs et se dandinant au bout d'un filin, peut-il alléger le poids des humanitaires et apporter du réconfort à des populations déplacées ? "Oui", répondent en chœur les concepteurs de Zéphyr, deux jeunes diplômés des Arts Décoratifs de Paris et une future ingénieure de Télécom ParisTech, qui ont participé ensemble au prix Artscience en 2014. "La thématique était les énergies du futur", nous explique Cédric Tomissi, en charge du projet. "Nous avons pensé à un système autonome, rapidement déployé : d'où l'idée de ballon/cerf-volant qui récupèrerait de l'énergie", poursuit-il. Les inventeurs envisagent alors l'emploi d'un voile solaire photovoltaïque couche mince et contactent différents spécialistes de la question. C'est Daniel Lincot, le directeur de l'Institut de Recherche et Développement sur l'Energie Photovoltaïque (Irdep), qui leur répond et leur propose de soutenir le projet.

 

"L'humanitaire a des besoins énergétiques importants pour alimenter des hôpitaux de campagne, de l'éclairage pour sécuriser des camps de réfugiés, des installations de télécoms, il fallait une solution simple et efficace", nous explique Cédric Tomissi. Zéphyr se présente sous la forme d'un ballon souple revêtu de capteurs solaires à couche mince CIGS (cuivre-iridium-gallium-silicium). "Le rendement est presque comparable à celui des panneaux silicium, de 15 à 18 %", poursuit le jeune designer. Flottant dans les airs, le ballon captif, retenu au sol par un câble qui permet également d'acheminer le courant vers les batteries, évacue aisément la chaleur dégagée par les capteurs. Déployée au sol, l'enveloppe commence à produire de l'électricité qui, par électrolyse d'eau (H2O), permettra d'obtenir du dihydrogène (H2) afin de le gonfler et le maintenir en l'air. L'opération ne prendrait qu'une demi-journée. "Pour des raisons de sécurité, nous allons commencer à travailler avec de l'hélium", nous confient les concepteurs.

Remplacer les générateurs diesel polluants

Une fois dans les airs, Zéphyr fonctionne grâce à la lumière même indirecte, éliminant tout problème d'orientation de la surface photovoltaïque ou d'ombre portée. "La forme du ballon est simple : il ressemble à un coquillage", s'amuse Julie Dautel. L'engin, de 3,80 mètres de diamètre, est dimensionné pour développer une puissance de 3 kW, équivalente à celle d'un groupe électrogène classique, lourd, encombrant, bruyant et vorace en diesel. "L'électricité produite est en partie consommée en journée et en partie stockée pour assurer la continuité d'approvisionnement pendant la nuit", précise Cédric Tomissi. Concrètement, un ballon pourra couvrir les besoins d'une cinquantaine de personnes. "La maintenance sera nulle, car il n'y a rien de mécanique. Et nous travaillons sur l'idée de kits pour le remplacement d'éléments défaillants, par exemple au niveau du caisson des batteries, sans entraver le fonctionnement", assure le designer. "Le système doit être exploité sur place par des gens formés simplement et rapidement", renchérit Julie Dautel. Hormis l'humanitaire, d'autres applications sont envisageables : alimentation temporaire de hameaux isolés, de refuges en montagne, de chantiers ou d'événements ponctuels.

 

Les trois partenaires en sont au stade de la création de société, qui permettra de lever des fonds et de réaliser un premier prototype. Une preuve de concept, sous la forme d'une maquette physique à échelle réduite, sera d'abord assemblée, permettant ensuite de démarcher des business angels. L'Irdep collabore à cette nouvelle étape, notamment pour la fourniture de panneaux photovoltaïques. Le but, une fois la phase industrielle lancée, sera de tendre vers le prix d'un groupe électrogène sur toute la durée d'utilisation - en incluant le coût de déploiement et celui du carburant à acheminer en continu. L'énergie solaire, abondante et gratuite, révèle maintenant ses vertus humanitaires.

 

Découvrez le concept Zéphyr en images dans les pages suivantes.

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Concept

ballon photovoltaïque
ballon photovoltaïque © Zéphyr
Le schéma simplifié du système Zéphyr avec son ballon captif, son câble et son unité au sol permettant de produire de l'hydrogène tout en produisant de l'électricité stockable.

 

La partie supérieure du ballon, recouverte de couche mince, mesure 15 m². Avec un rendement raisonnable de 15 %, il atteint une puissance de 3 kW. La partie inférieure est en plastique transparent pour que le revers de la toile photovoltaïque recueille également de l'énergie solaire réfléchie par la Terre (albedo). Le câble se déroule sur une longueur de 50 m.

HCR

ballon photovoltaïque
ballon photovoltaïque © Zéphyr
L'alimentation électrique des camps de réfugiés permet d'améliorer le confort et la sécurité des personnes déplacées par des catastrophes naturelles, des conflits ou des épidémies. Un seul ballon Zéphyr est prévu pour couvrir les besoins d'une cinquantaine de personnes, tout en présentant une emprise au sol réduite, et des contraintes minimales.