L’énergie solaire spatiale aura-t-elle un jour un sens ?

L’énergie solaire spatiale n’est-elle qu’un rêve coûteux et risqué ? Ou est-ce un moyen réalisable de lutter contre le changement climatique ? Bien que le transfert de l’énergie solaire de l’espace vers la Terre puisse éventuellement impliquer le transport de gigawatts, le processus pourrait être étonnamment sûr et rentable, selon les experts de Space Solar, de l’Agence spatiale européenne et de l’Université de Glasgow.

Mais nous devrons aller au-delà des simples dispositifs d’affichage et résoudre un certain nombre de défis techniques si nous voulons développer ces capacités.

Conception solaire spatiale

Envoyer de l’énergie solaire depuis l’espace n’a rien de nouveau ; Les satellites de communication envoient à la Terre des signaux micro-ondes générés par l’énergie solaire depuis les années 1960. Mais envoyer des quantités utiles d’énergie est une tout autre affaire.

« L’idée [has] « Cela existe depuis un peu plus d’un siècle », a déclaré Nicole Caplin, scientifique en exploration de l’espace lointain à l’Agence spatiale européenne, dans un communiqué. Podcast du monde de la physique« Les concepts originaux étaient en fait de la science-fiction. C’est enraciné dans la science-fiction, mais depuis lors, il y a eu une tendance à l’intérêt qui va et vient. »

Les chercheurs étudient plusieurs modèles d’énergie solaire spatiale. Matteo Cerutti, maître de conférences en ingénierie des systèmes spatiaux à l’Université de Glasgow, déclare : Il a écrit dans une conversation De nombreux modèles ont été proposés.

L’initiative Solaris explore deux technologies potentielles, selon Sanjay Vijeendran, responsable de l’initiative Solaris à l’Agence spatiale européenne : la première consiste à envoyer des micro-ondes depuis une station en orbite géostationnaire vers un récepteur sur Terre, et la seconde implique l’utilisation d’énormes miroirs dans orbite inférieure pour réfléchir la lumière du soleil vers les fermes solaires. Il a déclaré qu’il pensait que ces deux solutions étaient potentiellement utiles. La technologie des micro-ondes a attiré une plus grande attention et a été le thème principal de ces entretiens. Son potentiel est énorme, même si les ondes radio haute fréquence peuvent également être utilisées.

« Nous disposons déjà d’une source d’énergie propre 24h/24 et 7j/7 depuis l’espace », a déclaré Vijendran. L’énergie peut être transférée quelles que soient les conditions météorologiques grâce à la fréquence micro-ondes.

« Une centrale électrique d’un gigawatt dans l’espace est comparable aux cinq plus grands parcs solaires de la planète », a déclaré Andrew Glister, animateur du podcast Physics World. « Une centrale électrique d’un gigawatt pourrait alimenter environ 875 000 foyers pendant un an. »

Mais nous ne sommes pas prêts à publier quelque chose de pareil. « Cela représenterait un énorme défi technique », déclare Caplin. Il existe un certain nombre d’obstacles physiques à la construction réussie d’une centrale solaire dans l’espace.

En utilisant la technologie des micro-ondes, un réseau de panneaux solaires pour une centrale électrique en orbite autour de la Terre générant un gigawatt d’énergie devrait mesurer plus d’un kilomètre carré, selon Article sur la nature « C’est 100 fois plus grand que la Station spatiale internationale, dont la construction a pris une décennie », a déclaré la correspondante principale Elizabeth Gibney. Il doit également être assemblé automatiquement, car l’installation orbitale sera sans pilote.

Les cellules solaires doivent être capables de résister aux radiations et aux débris spatiaux. Elle doit également être efficace et légère, avec un rapport puissance/poids 50 fois supérieur à celui des cellules solaires au silicium classiques, a écrit Gibney. La réduction du coût de ces cellules est un autre facteur que les ingénieurs doivent prendre en considération. Minimiser les pertes lors du transport d’énergie est un autre défi, a écrit Gibney. Selon l’Agence spatiale européenne, le taux de conversion énergétique devrait être amélioré à 10-15 pour cent. Cela nécessite des progrès techniques.

Space Solar conçoit un satellite appelé CASSIOPeiA, qui a été publié dans la revue Physics World Decrire Il ressemble « à un escalier en colimaçon, avec les panneaux photovoltaïques comme « marches » et les émetteurs micro-ondes – des dipôles en forme de tige – comme « vérins ». Il a une forme en spirale sans pièces mobiles.

« Notre système se compose de centaines de milliers de modules d’alimentation de la taille d’une assiette », a déclaré Sam Adlin, PDG de SpaceSolar. « Chaque module contient de l’énergie photovoltaïque qui convertit l’énergie solaire en électricité CC. »

«Cette puissance CC alimente ensuite l’électronique pour transmettre de l’énergie… à la Terre à partir d’antennes dipolaires. Cette puissance est convertie dans l’espace en. [microwaves] « Il est ensuite envoyé sous forme d’un faisceau cohérent vers la Terre où il est reçu par une antenne patchée, reconverti en électricité et injecté dans le réseau. »

Les technologies robotiques pour les applications spatiales, telles que l’assemblage en orbite, progressent rapidement, a ajouté Adelin.

SPS-ALPHA, une autre conception, possède une grande structure de capteur solaire qui comprend plusieurs onduleurs solaires, qui sont de petits réflecteurs mobiles individuellement, a écrit Cerutti. se concentrer La lumière du soleil est dirigée vers des unités de production d’électricité distinctes, après quoi elle est renvoyée vers la Terre par une autre unité.