Les projets Sol’R et GGPA : Usages du ballon dirigeable en France

By 27 June 2013

I) Les différents projets en cours en dirigeable en France:
b) La France:

1) Le projet Dirigeable Gros Porteur Autonome (GGPA):

En France, l’Aerospace Adour Technology (AAT), nouvelle société basée à Pau étudie la faisabilité d’un ballon dirigeable capable de transporter 250 tonnes sur 9 000 kilomètres à 160 km/h avec une altitude de 2 000 mètres (DGPA).

En premier lieu il nous faut définir ce qu’est un DGPA ou ballon dirigeable gros porteur autonome First et plus particulièrement le DGPA FIRST1A de 250 T. Cet appareil est le fruit d’une réflexion de près de 6 années par l’équipe de techniciens et scientifiques attachés au projet de développement du concept de DGPA. Dans le passé, des ballons dirigeables importants ont existé comme le Zeppelin LZ 129 d’une capacité de charge de 95 Tonnes ou l’AKRON américain plus moderne de 100 tonnes de possibilité d’emport. Mais la plus grosse difficulté commerciale de cette époque (même si la main d’œuvre était peu onéreuse) fut sans contexte leur manque de souplesse d’exploitation. Ils n’étaient pas autonomes et étaient tributaires d’une infrastructure au sol importante, mât d’arrimage, main d’œuvre importante pour l’accostage (l’Hindenburg disposait de plus de 200 personnes au sol pour l’assister lors de l’atterrissage), caractéristiques qu’ils devaient en particulier à la difficulté pour l’époque d’obtenir une motorisation puissante et souple. Cependant, muni d’une motorisation puissante et vectorielle (orientation des propulseurs pour effectuer des manœuvres, en particulier au sol) avec la faculté d’aborder tout terrain (mer, lac, terrain marécageux, déserts de sable ou de glace) et la fonctionnalité de pouvoir dégivrer entièrement son enveloppe, le DGPA est l’outil le plus performant jamais imaginé au service de l’homme. D’une capacité d’emport de plus de 250 T suivant les modalités du vol, avec une autonomie de plus de 6500 km, le DGPA se présente comme l’outil idéal et indispensable dans le cadre du secours en tout genre.

Données techniques 17du DGPA :

– Charge marchande nominale : 250T.
– Vitesse de croisière : 160 Km/h.
– Puissance installée : 40 000 CV grâce à 6 turbines.
– Altitude de vol avec la charge nominale : 2000m.
– Atterrissage vertical, délestage et ballastage par compression d’air.
– Autonomie complète.
– Capacité de dégivrage et de vol aux très basses températures (-50°).
– Volume d’hélium porteur : 660 000m3, force portante > 700T à T° standard
– Volume de l’enveloppe : 900 000m3.
– Longueur : 300m ; Diamètre 73m.
– Volume de la soute (80x14x8.5) > de 6000m3 utiles
– Soute détachable et autonome sur coussin d’air. Roll on Roll Off
– Dispositif de transport aérien en mode grue (cargo-sling – héliocrane).

16 Aerospace Adour Technology, Le ballon dirigeable gros porteur autonome First 1A, un moyen d’intervention à l’échelle des catastrophes. D’après FIRST (Force pour l’innovation, la recherche scientifique et la technique).
17 Aerospace Adour Technology, Le ballon dirigeable gros porteur autonome First 1A, un moyen d’intervention à l’échelle des catastrophes. D’après FIRST (Force pour l’innovation, la recherche scientifique et la technique).

Un système d’antigivre fonctionne par échange de chaleur avec les gaz d’échappement, l’injection d’air réchauffé par l’avant et par l’arrière de l’enveloppe, avec une régulation permettant le contrôle de la pression sur l’enveloppe. Le ballastage se fait par air comprimé avec réduction modulaire de l’enveloppe par traction. Les ballasts à air comprimé en forme de tores sont situés entre l’enveloppe interne extensible contenant l’hélium et l’enveloppe extérieure multilobée.

Les avantages18 du DGPA :

Le principal avantage des ballons dirigeables, à partir du moment où l’on a actualisé les données scientifiques du passé grâce à plus de 50 ans d’évolution aéronautique et spatiale, est le transport autonome sans nécessité d’aucune infrastructure importante spécifique. De nouveaux types de Dirigeables Gros Porteurs Autonomes (DGPA), bénéficiant des dernières technologies de l’aérospatiale, permettront bientôt un déplacement d’origine à destination en s’affranchissant des infrastructures de transport terrestre. Ces ballons dirigeables intéressent donc notamment les pays enclavés aux territoires immenses dotés d’une faible densité d’infrastructures terrestres, car ils permettent de planifier autrement les besoins en infrastructures routières, en donnant la priorité aux liaisons routières entre les plateformes logistiques et les lieux de production et de commercialisation des produits. Les DGPA permettent donc bien de relever le défi du transport alternatif au transport routier de longue distance nécessitant la création d’infrastructures coûteuses à réaliser et à entretenir. Ils permettent aussi d’apporter une réponse pertinente à la fois dans la surveillance (circulation, incendies de forêts, littoral, etc.) et dans le transport de fret tout en s’inscrivant dans une perspective de transport intermodal fiable, propre, sûr, pertinent et durable. Ils sont susceptibles d’offrir également un service complémentaire utile au transport maritime, en relais des grands ports pour desservir leur hinterland continental… En effet ils peuvent offrir aux ports un moyen d’enlèvement rapide du fret déchargé des bateaux et de distribution directe chez le client indépendamment des infrastructures routières d’arrivée, participant ainsi au désencombrement des plates-formes portuaires, réduisant le nombre de camions. Ils peuvent constituer en outre un nouveau service logistique à l’industrie moderne, comme outil essentiel dans la mondialisation des échanges permettant le porte à porte industriel (pièces et produits finis), autorisant désormais le transport de charges lourdes ou de grandes dimensions, rapide, sûr, précis, indépendamment de toute infrastructure préalable (Nord Canada, Sibérie, Chine ou pays en développement). Ils peuvent permettre l’exploitation de ressources pétrolières dans des sites inaccessibles par d’autres moyens de transports. Leurs possibilités de vol stationnaire leur permettent enfin d’effectuer des missions de surveillance et de récupération (prévention contre l’incendie, surveillance des côtes,…).

18 Jean-Charles POUTCHY-TIXIER, Conseil National des Transports, France, Secrétaire francophone du comité “Transport de marchandises et intermodalité” de l’association mondiale de la route (AIPCR), avec l’assistance d’Aerospace Adour Technology (AAT).

Une utilisation 19dans le transport humanitaire :

Dans des situations de crise, guerre ou catastrophe naturelle, l’accès de l’aide humanitaire aux lieux exacts est rendu difficile par les circonstances exceptionnelles, périlleux et beaucoup trop lent. Ces situations tragiques appellent généralement des réponses rapides, urgentes, et les modes d’acheminement classiques des aides par voie terrestre ou aérienne sont souvent non adéquats, voire tout simplement impraticables ou trop dangereux.

Le dirigeable est le moyen idéal pour apporter des secours à des populations en grande détresse. L’avantage du ballon dirigeable est qu’il n’a pas besoin d’aéroports pour atterrir, aéroports souvent contrôlés par des forces antagonistes en cas de conflit ou inaccessibles en cas de catastrophe naturelle. Dans un contexte d’urgence et de sauvetage, il peut transporter et amener exactement là où se situe le besoin, sur n’importe quel point de la planète, nourriture et matériel de première nécessité. Il peut transporter un hôpital entier et déplacer rapidement des populations en danger.

19 Aerospace Adour Technology, Le dirigeable gros porteur autonome First 1A, un moyen d’intervention à l’échelle des catastrophes. D’après FIRST (Force pour l’innovation, la recherche scientifique et la technique).

Le DGPA étudié à l’origine pour devenir un vecteur efficace du transport aérien se présente comme un engin de secours indispensable à la hauteur des besoins réclamés par les ONG et les organismes d’intervention. Il est évident que la nation et l’Europe qui pourraient aligner un tel potentiel verraient leur prestige grandir auprès des populations du globe. Elles ne pourraient que bénéficier d’une renommée politique et préférentielle bien supérieure à toutes les actions diplomatiques pouvant être engagées, favorisant la Paix à l’échelle de la planète.

Les types de marchandises concernées :

o L’automobile et les autres véhicules, par exemple pour relier des usines de fabrication aux zones de marchés lointaines.
o Les produits finis en gros.
o Le vrac et les matières premières en grandes quantités.
o Les conteneurs et unités de chargement intermodales.
o Les pièces lourdes de l’industrie (aéronautique, aérospatiale, production d’énergie,…).
o Le fret humanitaire.
o Les matériaux de construction, notamment le vrac (ciment, sable), mais aussi les éléments préfabriqués de gros œuvre (poutres précontraintes, dalles, panneaux, éléments de charpente en lamellé collé ou en bois) et de second œuvre, ou aussi des bâtiments préfabriqués entiers.
o Des biens d’équipement.
o Des productions agricoles et des produits frais issus de régions éloignées, notamment dans certains pays d’Afrique.
o De la nourriture (acheminement rapide, notamment de fruits et légumes sans besoin de constituer une chaîne du froid).
o De l’eau, que ce soit pour l’approvisionnement de populations, le remplissage de réservoirs, l’arrosage ou la lutte contre des incendies. Et, outre de l’eau, divers autres types de liquides.
o Des traitements d’épandage20 pour lutter contre les parasites, les insectes, pour démoustiquer ou pour amender les sols à des fins agricoles et protéger les cultures, le DGPA pouvant intervenir alors directement comme épandeur.
o Et, comme pour tout, transporter des équipements militaires.

Exemple de chargement 21 pour 250T de Fret:

* Premier niveau : 150T

-10 ambulances tout terrain (25 T).
-25 T de médicaments ou de nourriture.
-100 T de matériel de secours (tentes, couvertures, matériel de traitement de l’eau, carburant pour les véhicules).
-Moyens Humains : jusqu’à 200 personnes et plus.

* Deuxième niveau : 100T

– Un Hôpital de campagne complet, climatisé et sécurisé avec plus de 100 lits, 2 salles de chirurgie, Réanimation.
-Matériel radio, scanners, etc …

Le temps d’intervention :

Si la coordination maintient ce type d’appareil opérationnel les délais d’intervention suivant les distances seraient de 1 à 2 jours en répartissant plusieurs unités autour de la planète.

Le coût :

L’investissement hors matériel d’urgence, le prix d’un Boeing 747 ou d’un Airbus 340, mais un coût d’exploitation 4 à 5 fois inférieur.

20 L’épandage est une technique agricole consistant à répandre divers produits sur des champs de cultures. Wikipédia.fr
21 Aerospace Adour Technology, Le ballon dirigeable gros porteur autonome First 1A, un moyen d’intervention à l’échelle des catastrophes. D’après FIRST (Force pour l’innovation, la recherche scientifique et la technique).

Quelques chiffres :

– Une flotte de 10 DGPA : 2500 T de secours en 48 H sur 7000 Km. Sur tous les terrains accessibles ou non par les voies classiques.
– 25 000 personnes pouvant être déplacées et soustraites au risque en 24H sur une distance de 1000 km (Cas de risque d’éruption volcanique, de séismes, de réfugiés…).

2) Le projet Sol ’R, un dirigeable qui fonctionne à l’énergie Sol’R:

« Le Projet Sol’R relève un défi particulièrement osé : faire voler un ballon dirigeable avec l’énergie du soleil. Il s’inscrit dans la lignée de ces pionniers qui ont sans cesse repoussé les limites de l’aéronautique : hier la vitesse et l’endurance, aujourd’hui le développement durable. Je soutiens cette équipe jeune et innovante qui porte ce beau projet d’avenir. »22

L’association “Projet Sol’R” regroupe une trentaine d’étudiants issus de différentes écoles en France23. Encadré par des enseignants-chercheurs de l’Université technologique de Belfort- Montbéliard (Est de la France), le projet a démarré en novembre 2007. L’objectif du projet Sol’R est le développement d’un ballon dirigeable à énergie solaire, capable d’être autonome pendant plusieurs jours. Le premier prototype a été présenté lors du salon de l’Espace et de l’Aéronautique du 15 au 21 juin 2009 à Paris Le Bourget.

Faire face aux impératifs écologiques24 :

D’après l’ONU, le secteur aérien représente à lui seul 2,5% des rejets de CO2 dans le monde. Au vu de sa part relative dans le transport de passagers et de marchandises, ce chiffre apparait considérable. Il est de plus en forte augmentation : rien que pour le tourisme, les rejets de CO2 devraient augmenter de 150% dans les 20 prochaines années. Pour le transport de passagers, l’avion est donc le véhicule le plus polluant qui soit : un Airbus A340 de 350 places consomme environ 5 litres pour 100 kilomètres par passager, l’équivalent d’une voiture récente.

22 Gérard Feldzer, Directeur du Musée de l’Air et de l’Espace du Bourget, ancien Président de l’Aéroclub de France.
23 INSA, Centrale Paris, EPF, Arts et Métiers, ESSEC, EHESS, ENS Ulm, Gobelins, ESAT.

Pour le transport de marchandises, le bilan carbone de l’avion est pire encore : transporter une mangue de Côte d’Ivoire jusqu’en Europe entraîne par exemple 10 fois plus de rejets de CO2 avec l’avion qu’avec un navire frigorifique.

Non seulement le ballon dirigeable consomme peu de carburant mais sa construction devrait également s’avérer moins énergivore que celle des avions car elle inclut moins de structures métalliques.

Carte du rayonnement solaire sur Terre : les couleurs chaudes signalent une forte intensité lumineuse :
Carte du rayonnement solaire sur Terre

Répondre aux attentes des pays en développement25 :

L’efficacité des systèmes de transport est fondamentale pour le développement économique d’un pays. Que l’on pense au transport de passagers ou de marchandises, la mise en place de technologies adéquates est indispensable pour alimenter les circuits économiques en main d’œuvre, en équipements ou en produits industriels. Elle précède même souvent la formation de ces circuits en ouvrant l’accès à de nouveaux territoires ou en rendant les échanges avec ceux-ci économiquement viables.

La problématique des transports pèse lourdement sur le développement des pays du Sud. Les barrières géographiques, les faiblesses des infrastructures, les déséquilibres institutionnels empêchent l’instauration d’un management centralisé du transport. Autant d’obstacles qui aggravent les problèmes déjà posés par l’accroissement du prix de l’énergie. De ce point de vue, le dirigeable solaire peut faire partie de ces technologies qui apportent des solutions concrètes à long terme. Les faibles contraintes qu’il impose en termes d’infrastructures, et sa souplesse d’utilisation, font déjà de lui l’un des moyens de transport aérien les plus adaptés aux pays du Sud. L’énergie photovoltaïque procurera à l’avenir un véritable avantage pour beaucoup de pays en développement (Afrique, Indonésie, etc.) et des pays BRIC (Brésil et Inde) qui bénéficient d’un ensoleillement idéal.

Fonctionnement technique du ballon dirigeable à panneaux solaires26 :
Fonctionnement technique du ballon dirigeable à panneaux solaires

En captant l’énergie des photons, les électrons de la couche de silicium N sont excités et créent une différence de potentiel avec la couche P chargée positivement. Ceci engendre une circulation d’électrons et donc un courant électrique. L’énergie photovoltaïque résulte de la conversion de la lumière solaire en énergie électrique. La puissance délivrée varie alors en fonction de la technologie des panneaux, de l’intensité lumineuse, et donc de la latitude, de l’heure de la journée, de la période de l’année et de la couverture nuageuse.

Performances27 :

o Charge utile: 1 pilote
o Puissance: 2,4 kW
o Longueur: 22m
o Emissions de CO2: 0g
o Diamètre: 5,5m
o Vitesse: 40km/h

Les projets Sol’R et GGPA : Usages du ballon dirigeable en France

Lire le mémoire complet ==> (En quoi le ballon dirigeable peut-il devenir le moyen de transport de demain ?)
Mémoire de fin d’année – Master 2 Spécialité Logistique
Université Paris 1 – Panthéon – Sorbonne