Pourquoi l’espace pourrait résoudre le plus gros problème de l’énergie solaire

Le Royaume-Uni envisageait une proposition de 16 milliards de livres sterling (21 milliards de dollars) pour construire une centrale solaire dans l’espace.

Oui, tu l’as bien lu. L’énergie solaire spatiale est l’une des technologies à figurer dans le portefeuille d’innovation Net Zero du Department for Business, Energy & Industrial Strategy. Il a été identifié comme une solution potentielle, aux côtés d’autres, pour permettre au Royaume-Uni d’atteindre le zéro net d’ici 2050.

Mais comment fonctionnerait une centrale solaire dans l’espace ? Quels sont les avantages et les inconvénients de cette technologie ?

L’énergie solaire spatiale consiste à collecter l’énergie solaire dans l’espace et à la transférer sur Terre. Bien que l’idée elle-même ne soit pas nouvelle, les avancées technologiques récentes ont rendu cette perspective plus réalisable.

Le système d’énergie solaire basé dans l’espace implique un satellite d’énergie solaire – un énorme vaisseau spatial équipé de panneaux solaires. Ces panneaux génèrent de l’électricité, qui est ensuite transmise sans fil à la Terre par des ondes radio à haute fréquence. Une antenne au sol, appelée rectenna, est utilisée pour convertir les ondes radio en électricité, qui est ensuite transmise au réseau électrique.

Une centrale solaire spatiale en orbite est éclairée par le Soleil 24 heures sur 24 et pourrait donc produire de l’électricité en continu. Cela représente un avantage par rapport aux systèmes solaires terrestres (systèmes sur Terre), qui ne peuvent produire de l’électricité que pendant la journée et dépendent de la météo.

Alors que la demande énergétique mondiale devrait augmenter de près de 50 % d’ici 2050, l’énergie solaire spatiale pourrait être essentielle pour répondre à la demande croissante du secteur énergétique mondial et lutter contre l’augmentation de la température mondiale.

Solaire spatial : quelques défis

Une centrale solaire spatiale est basée sur une conception modulaire, où un grand nombre de modules solaires sont assemblés par des robots en orbite. Le transport de tous ces éléments dans l’espace est difficile, coûteux et aura un impact sur l’environnement.

Le poids des panneaux solaires a été identifié comme un défi précoce. Mais cela a été résolu par le développement de cellules solaires ultra-légères (un panneau solaire comprend des cellules solaires plus petites).

L’énergie solaire spatiale est considérée comme techniquement faisable principalement en raison des progrès des technologies clés, notamment les cellules solaires légères, la transmission d’énergie sans fil et la robotique spatiale.

Il est important de noter que l’assemblage d’une seule centrale solaire spatiale nécessitera de nombreux lancements de navettes spatiales. Bien que l’énergie solaire spatiale soit conçue pour réduire les émissions de carbone à long terme, d’importantes émissions sont associées aux lancements spatiaux, ainsi qu’aux coûts.

Les navettes spatiales ne sont actuellement pas réutilisables, bien que des entreprises comme SpaceX travaillent à changer cela. Pouvoir réutiliser les systèmes de lancement réduirait considérablement le coût global de l’énergie solaire spatiale.

Les systèmes d’énergie solaire sur Terre ne peuvent produire de l’énergie que pendant la journée.Shutterstock

Si nous parvenons à construire avec succès une centrale solaire spatiale, son fonctionnement est également confronté à plusieurs défis pratiques. Les panneaux solaires pourraient être endommagés par des débris spatiaux. De plus, les panneaux dans l’espace ne sont pas protégés par l’atmosphère terrestre. Étant exposés à un rayonnement solaire plus intense, ils se dégraderont plus rapidement que ceux de la Terre, ce qui réduira la puissance qu’ils sont capables de générer.

L’efficacité de la transmission d’énergie sans fil est un autre problème. Transmettre de l’énergie sur de grandes distances – dans ce cas d’un satellite solaire dans l’espace vers le sol – est difficile. Sur la base de la technologie actuelle, seule une petite fraction de l’énergie solaire collectée atteindrait la Terre.

Des projets pilotes sont déjà en cours

Le Space Solar Power Project aux États-Unis développe des cellules solaires à haut rendement ainsi qu’un système de conversion et de transmission optimisé pour une utilisation dans l’espace. Le laboratoire de recherche naval américain a testé un module solaire et un système de conversion d’énergie dans l’espace en 2020. Entre-temps, la Chine a annoncé des progrès sur sa station d’énergie solaire spatiale Bishan, dans le but d’avoir un système fonctionnel d’ici 2035.

Au Royaume-Uni, un développement de l’énergie solaire spatiale de 17 milliards de livres sterling (22 milliards de dollars) est considéré comme un concept viable sur la base du récent rapport de Frazer-Nash Consultancy. Le projet devrait commencer par de petits essais, menant à une centrale solaire opérationnelle en 2040.

Le satellite d’énergie solaire aurait un diamètre de 1,7 kilomètre (1,1 mile) et pèserait environ 2 000 tonnes. L’antenne terrestre occupe beaucoup d’espace – environ 6,7 km (4,2 miles) sur 13 km (8,1 miles). Compte tenu de l’utilisation des terres à travers le Royaume-Uni, il est plus probable qu’elles soient placées au large.

Ce satellite fournirait deux gigawatts d’électricité au Royaume-Uni. Bien qu’il s’agisse d’une quantité substantielle d’énergie, il s’agit d’une petite contribution à la capacité de production du Royaume-Uni, qui est d’environ 76 gigawatts.

Avec des coûts initiaux extrêmement élevés et un retour sur investissement lent, le projet nécessiterait des ressources gouvernementales substantielles ainsi que des investissements d’entreprises privées.

Mais à mesure que la technologie progresse, le coût du lancement spatial et de la fabrication diminuera régulièrement. Et l’ampleur du projet permettra une fabrication de masse, ce qui devrait faire baisser quelque peu les coûts.

Reste à savoir si l’énergie solaire spatiale peut nous aider à atteindre le zéro net d’ici 2050. D’autres technologies, comme le stockage d’énergie diversifié et flexible, l’hydrogène et la croissance des systèmes d’énergie renouvelable sont mieux comprises et peuvent être plus facilement appliquées.

Malgré les défis, l’énergie solaire spatiale est un précurseur pour des opportunités de recherche et de développement passionnantes. À l’avenir, la technologie est susceptible de jouer un rôle important dans l’approvisionnement énergétique mondial.

Cet article a été initialement publié le La conversation par Jovana Radulovic à l’Université de Portsmouth. Lisez l’article original ici.

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