L’énergie solaire spatiale est-elle une chimère coûteuse et risquée ? Ou est-ce un moyen viable de lutter contre le changement climatique ? Même si le transfert d’énergie solaire depuis l’espace vers la Terre pourrait à terme nécessiter la transmission de gigawatts, le procédé pourrait être rendu étonnamment sûr et rentable, selon les experts de Space Solar, de l’Agence spatiale européenne et de l’Université de Glasgow.
Mais nous allons devoir aller bien au-delà du matériel de démonstration et résoudre un certain nombre de défis d’ingénierie si nous voulons développer ce potentiel.
Concevoir des systèmes solaires spatiaux
L’énergie solaire transmise depuis l’espace n’est pas une nouveauté : les satellites de télécommunications envoient des signaux micro-ondes générés par l’énergie solaire vers la Terre depuis les années 1960. Mais envoyer des quantités utiles d’énergie est une toute autre affaire.
“L’idée [has] « Cela existe depuis un peu plus d’un siècle », a déclaré Nicol Caplin, scientifique de l’exploration de l’espace lointain à l’ESA, sur un Podcast de Physics World« Les concepts originaux étaient effectivement de la science-fiction. Ils sont en quelque sorte ancrés dans la science-fiction, mais depuis, il y a eu une tendance à l’intérêt qui va et vient. »
Les chercheurs étudient plusieurs modèles d’énergie solaire spatiale. Matteo Ceriotti, maître de conférences en ingénierie des systèmes spatiaux à l’université de Glasgow, écrit dans The Conversation que de nombreux modèles ont été proposés.
Selon Sanjay Vijendran, responsable de l’initiative Solaris à l’ESA, l’initiative Solaris explore deux technologies possibles : l’une consiste à envoyer des micro-ondes depuis une station en orbite géostationnaire vers un récepteur sur Terre, et l’autre à utiliser d’immenses miroirs sur une orbite plus basse pour réfléchir la lumière du soleil vers des centrales solaires. Il pense que ces deux solutions sont potentiellement intéressantes. La technologie des micro-ondes a suscité un intérêt plus large et a été le sujet principal de ces entretiens. Elle a un potentiel énorme, même si des ondes radio à haute fréquence peuvent également être utilisées.
« L’espace est une véritable source d’énergie propre 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 », a déclaré Vijendran. L’énergie peut être transmise quelles que soient les conditions météorologiques grâce à la fréquence des micro-ondes.
« Une centrale électrique d’un gigawatt dans l’espace serait comparable aux cinq plus grandes fermes solaires de la planète. Une centrale électrique d’une capacité de 1 gigawatt pourrait alimenter environ 875 000 foyers pendant un an », a déclaré Andrew Glester, animateur du podcast Physics World.
Mais nous ne sommes pas prêts à déployer un tel dispositif. « Ce sera un énorme défi technique », a déclaré Caplin. Il existe un certain nombre d’obstacles physiques à surmonter pour réussir à construire une centrale solaire dans l’espace.
En utilisant la technologie des micro-ondes, le panneau solaire d’une centrale électrique en orbite qui génère un gigawatt d’énergie devrait avoir une taille supérieure à 1 kilomètre carré, selon un Article sur la nature par la journaliste Elizabeth Gibney. « C’est plus de 100 fois la taille de la Station spatiale internationale, dont la construction a pris une décennie. » Il faudrait également assembler l’engin par robot, car l’installation orbitale serait sans équipage.
Les cellules solaires doivent être résistantes aux radiations et aux débris spatiaux. Elles doivent également être efficaces et légères, avec un rapport puissance/poids 50 fois supérieur à celui d’une cellule solaire au silicium classique, a écrit Gibney. Le maintien du coût de ces cellules à un niveau bas est un autre facteur que les ingénieurs doivent prendre en considération. Réduire les pertes lors de la transmission d’énergie est un autre défi, a écrit Gibney. Le taux de conversion d’énergie doit être amélioré à 10-15 pour cent, selon l’ESA. Cela nécessiterait des avancées techniques.
Space Solar travaille sur une conception de satellite appelée CASSIOPeiA, que Physics World décrit « comme ressemblant à un escalier en colimaçon, avec les panneaux photovoltaïques comme « marches » et les émetteurs micro-ondes – des dipôles en forme de tige – comme « contremarches ». » Il a une forme hélicoïdale sans pièces mobiles.
« Notre système est composé de centaines de milliers de modules d’alimentation de la même taille que des assiettes. Chaque module est équipé d’un système photovoltaïque qui convertit l’énergie solaire en électricité CC », a déclaré Sam Adlen, PDG de Space Solar.
« Cette puissance CC alimente ensuite l’électronique pour transmettre l’énergie… vers la Terre à partir d’antennes dipôles. Cette puissance dans l’espace est convertie en [microwaves] et transmis sous forme de faisceau cohérent vers la Terre où il est reçu par une antenne de redressement, reconverti en électricité et injecté dans le réseau.
Adlen a déclaré que les technologies robotiques pour les applications spatiales, telles que l’assemblage en orbite, progressent rapidement.
Ceriotti a écrit que le SPS-ALPHA, une autre conception, possède une grande structure de capteur solaire qui comprend de nombreux héliostats, qui sont de petits réflecteurs modulaires qui peuvent être déplacés individuellement. se concentrer la lumière du soleil sur des modules de production d’énergie séparés, après quoi elle est transmise vers la Terre par un autre module.
2024-07-15 21:46:06
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