Et si une voiture électrique pouvait recharger sa propre batterie simplement en restant garée au soleil ? C’est le principe au cœur du projet Deep Orange 17, aussi appelé Luminetta, un concept biplace développé par des étudiants de l’université Clemson en partenariat avec BMW of North America. Loin d’être un simple exercice de style, ce prototype explore une question fondamentale pour l’avenir de la mobilité électrique : comment réduire la dépendance aux bornes de recharge en transformant la carrosserie elle-même en source d’énergie ?
Une peau photovoltaïque sur toute la carrosserie
La pièce maîtresse de Luminetta, c’est ce que ses concepteurs appellent une « peau photovoltaïque ». Plutôt que d’installer un simple panneau solaire sur le toit, comme on le voit sur quelques rares véhicules de série, l’équipe de Clemson a intégré plus de 1 781 cellules solaires sur l’ensemble de la surface extérieure du véhicule. Cette intégration a été réalisée en collaboration avec l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire, basé en Allemagne, l’un des centres de recherche les plus reconnus dans ce domaine.
Ce qui distingue ce système des approches solaires classiques, c’est sa capacité à continuer de produire de l’électricité même lorsqu’une partie de la surface est à l’ombre. Sur un véhicule, les zones d’ombrage sont fréquentes : angle d’incidence du soleil, passage sous des arbres, présence d’autres véhicules à proximité. La technologie déployée ici tient compte de ces contraintes pour maximiser la production en toutes circonstances, que le véhicule soit en mouvement ou simplement stationné dans une rue ensoleillée.
Ce dernier point est particulièrement pertinent. Les études de mobilité le confirment régulièrement : une voiture reste garée en moyenne plus de 90 % du temps. Luminetta mise précisément sur ces heures d’immobilité pour recharger ses réserves d’énergie, transformant chaque stationnement en session de recharge passive.
Les simulations réalisées à partir de données météorologiques et d’ensoleillement de quatre villes, Greenville (Caroline du Sud), Francfort, Madrid et Mumbai, donnent une idée concrète du potentiel. Pour un trajet quotidien typique d’environ 19 km (correspondant à la moyenne de 12 miles mentionnée dans les données de simulation), le véhicule serait capable de générer suffisamment d’énergie pour offrir en moyenne environ 50 km d’autonomie supplémentaire. Autrement dit, sur un usage quotidien raisonnable, certains conducteurs pourraient théoriquement ne jamais avoir besoin de brancher leur voiture à une borne.
Un châssis de 550 kg conçu pour consommer le moins possible
La production d’énergie solaire ne peut pleinement fonctionner que si la consommation du véhicule est elle-même réduite au minimum. C’est pourquoi l’équipe de Clemson a accordé autant d’importance à la légèreté du prototype qu’à ses cellules photovoltaïques. Le résultat : Luminetta ne pèse que 550 kg, un chiffre remarquablement bas pour un véhicule électrique à l’heure où la plupart des modèles de ce segment dépassent allègrement les 1 500 kg en raison du poids des batteries.
Pour atteindre cette masse contenue, les ingénieurs ont opté pour une structure multimatériaux combinant acier, aluminium, fibre de carbone et assemblages métalliques imprimés en 3D. Chaque matériau est utilisé là où ses propriétés mécaniques sont les plus adaptées, réduisant ainsi le poids global sans compromettre la rigidité structurelle de l’ensemble. L’utilisation de pièces imprimées en 3D est particulièrement intéressante : elle permet de réaliser des jonctions complexes avec moins de matière qu’un usinage traditionnel, tout en offrant une grande liberté de formes.
La forme extérieure de Luminetta n’est pas non plus le fruit du hasard. Le design s’inspire du poisson-coffre (boxfish), un animal marin dont la morphologie compacte et ses contours arrondis offrent une résistance hydrodynamique particulièrement faible. Appliqué à l’aérodynamique automobile, ce principe se traduit par un profil qui combine un volume intérieur utile avec un coefficient de traînée réduit. Pour un véhicule dont chaque wattheure compte, optimiser la pénétration dans l’air est aussi important que réduire le poids.
La récupération d’énergie au freinage vient compléter cette approche. Le système de freinage régénératif capte une partie de l’énergie cinétique normalement dissipée sous forme de chaleur lors des décélérations, pour la réinjecter dans la batterie. Les commandes de distribution du couple et de gestion du groupe motopropulseur sont également calibrées pour limiter toute consommation superflue, notamment lors des phases de démarrage et d’accélération douce.
Un projet de recherche porté par 16 étudiants en ingénierie automobile
Luminetta est le fruit du programme Deep Orange de l’université Clemson, une initiative pédagogique qui confie à des équipes d’étudiants en master d’ingénierie automobile des projets concrets menés en partenariat avec l’industrie. Ce dix-septième opus du programme a mobilisé 16 étudiants en master pendant environ deux ans, de la définition du cahier des charges à la réalisation d’un prototype roulant.
Le partenariat avec BMW of North America a fourni le cadre industriel et les ressources nécessaires à l’aboutissement du projet. La collaboration avec l’Institut Fraunhofer a quant à elle apporté l’expertise spécifique sur les systèmes photovoltaïques haute performance intégrés aux surfaces courbes, une problématique très différente de celle des panneaux solaires fixes installés sur les toits des bâtiments.
À bord, Luminetta propose une interface développée sur mesure pour afficher les données de fonctionnement du véhicule en temps réel : production solaire instantanée, niveau de batterie, autonomie estimée en fonction de l’ensoleillement actuel. Le prototype intègre également la compatibilité Apple CarPlay et Android Auto, une décision pragmatique pour rendre le concept utilisable dans un contexte de démo quotidien.
Les concepteurs sont clairs sur un point : Luminetta n’est pas destinée à une production en série, du moins pas dans sa forme actuelle. Il s’agit d’une plateforme de recherche dont l’objectif est de démontrer la faisabilité technique d’un véhicule électrique à bilan énergétique positif sur un usage urbain standard. Les résultats de ces travaux ont vocation à alimenter les réflexions de l’industrie automobile sur l’intégration solaire à grande échelle, un domaine où les progrès restent encore limités dans les véhicules de grande série.
La question que soulève ce prototype reste entière pour les constructeurs : à quel moment le coût et la complexité d’une peau photovoltaïque complète deviennent-ils compatibles avec une production de masse rentable ? Luminetta n’apporte pas encore cette réponse, mais elle pose les bases techniques pour y parvenir.
