Des centrales solaires dans l’espace.

Cela ressemble ร  de la science-fiction: des centrales solaires gรฉantes flottant dans l’espace qui transmettent d’รฉnormes quantitรฉs d’รฉnergie ร  la Terre. Et pendant longtemps, le concept – dรฉveloppรฉ pour la premiรจre fois par le scientifique russe Konstantin Tsiolkovsky dans les annรฉes 1920 – a รฉtรฉ la principale source d’inspiration des รฉcrivains.

Un siรจcle plus tard, cependant, les scientifiques font d’รฉnormes progrรจs pour transformer le concept en rรฉalitรฉ. L’Agence spatiale europรฉenne a rรฉalisรฉ le potentiel de ces efforts et cherche maintenant ร  financer de tels projets, prรฉvoyant que la premiรจre ressource industrielle que nous obtiendrons de l’espace est ยซl’รฉnergie rayonnรฉeยป.

Le changement climatique est le plus grand dรฉfi de notre temps, il y a donc beaucoup en jeu. De la hausse des tempรฉratures mondiales ร  l’รฉvolution des conditions mรฉtรฉorologiques, les effets du changement climatique se font dรฉjร  sentir partout dans le monde. Surmonter ce dรฉfi exigera des changements radicaux dans la faรงon dont nous gรฉnรฉrons et consommons de l’รฉnergie.

Les technologies d’รฉnergie renouvelable se sont considรฉrablement dรฉveloppรฉes ces derniรจres annรฉes, avec une efficacitรฉ amรฉliorรฉe et un coรปt moindre. Mais un obstacle majeur ร  leur absorption est le fait qu’ils ne fournissent pas un approvisionnement constant en รฉnergie. Les parcs รฉoliens et solaires ne produisent de l’รฉnergie que lorsque le vent souffle ou que le soleil brille – mais nous avons besoin d’รฉlectricitรฉ 24 heures sur 24, tous les jours. En fin de compte, nous avons besoin d’un moyen de stocker l’รฉnergie ร  grande รฉchelle avant de pouvoir passer aux sources renouvelables.

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Avantages de l’espace

Une solution possible serait de gรฉnรฉrer de l’รฉnergie solaire dans l’espace. Il y a de nombreux avantages ร  cela. Une centrale solaire spatiale pourrait orbiter pour faire face au Soleil 24 heures sur 24. L’atmosphรจre terrestre absorbe et rรฉflรฉchit รฉgalement une partie de la lumiรจre du soleil, de sorte que les cellules solaires au-dessus de l’atmosphรจre recevront plus de lumiรจre solaire et produiront plus d’รฉnergie.

Conceptions artistiques d’un satellite d’รฉnergie solaire, surnommรฉ le concept de concentrateur symรฉtrique intรฉgrรฉ SPS. NASA

Mais l’un des principaux dรฉfis ร  surmonter est de savoir comment assembler, lancer et dรฉployer des structures aussi grandes. Une seule centrale solaire peut avoir jusqu’ร  10 kilomรจtres carrรฉs dans la rรฉgion, soit l’รฉquivalent de 1 400 terrains de football. L’utilisation de matรฉriaux lรฉgers sera รฉgalement essentielle, car la plus grosse dรฉpense sera le coรปt du lancement de la station dans l’espace sur une fusรฉe.

Conceptions d’artiste d’un satellite d’รฉnergie solaire, surnommรฉ le concept SPS du concentrateur symรฉtrique intรฉgrรฉ. NASA

Une solution proposรฉe consiste ร  dรฉvelopper un essaim de milliers de satellites plus petits qui se rรฉuniront et se configureront pour former un seul et grand gรฉnรฉrateur solaire. En 2017, des chercheurs du California Institute of Technology ont prรฉsentรฉ des conceptions pour une centrale รฉlectrique modulaire, composรฉe de milliers de tuiles de cellules solaires ultralรฉgรจres. Ils ont รฉgalement prรฉsentรฉ un prototype de tuile pesant ร  peine 280 grammes par mรจtre carrรฉ, soit le poids de la carte.

Rรฉcemment, des dรฉveloppements dans la fabrication, tels que l’impression 3D, sont รฉgalement ร  l’รฉtude pour cette application. ร€ l’Universitรฉ de Liverpool, nous explorons de nouvelles techniques de fabrication pour imprimer des cellules solaires ultra-lรฉgรจres sur des voiles solaires. Une voile solaire est une membrane pliable, lรฉgรจre et hautement rรฉflรฉchissante capable d’exploiter l’effet de la pression de rayonnement du Soleil pour propulser un vaisseau spatial vers l’avant sans carburant. Nous explorons comment intรฉgrer des cellules solaires sur des structures de voiles solaires pour crรฉer de grandes centrales solaires sans carburant.

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Ces mรฉthodes nous permettraient de construire des centrales รฉlectriques dans l’espace. En effet, il pourrait un jour รชtre possible de fabriquer et de dรฉployer des unitรฉs dans l’espace ร  partir de la Station spatiale internationale ou de la future station passerelle lunaire qui orbitera autour de la Lune. De tels appareils pourraient en fait aider ร  fournir de l’รฉnergie sur la Lune.

Les possibilitรฉs ne s’arrรชtent pas lร . Alors que nous dรฉpendons actuellement des matรฉriaux de la Terre pour construire des centrales รฉlectriques, les scientifiques envisagent รฉgalement d’utiliser des ressources de l’espace pour la fabrication, comme des matรฉriaux trouvรฉs sur la Lune.

Un autre dรฉfi majeur sera la transmission de l’รฉnergie ร  la Terre. Le plan est de convertir l’รฉlectricitรฉ des cellules solaires en ondes d’รฉnergie et d’utiliser des champs รฉlectromagnรฉtiques pour les transfรฉrer vers une antenne ร  la surface de la Terre. L’antenne reconvertirait alors les ondes en รฉlectricitรฉ. Des chercheurs dirigรฉs par l’Agence japonaise d’exploration aรฉrospatiale ont dรฉjร  dรฉveloppรฉ des conceptions et dรฉmontrรฉ un systรจme orbiteur qui devrait pouvoir le faire.

Il y a encore beaucoup de travail ร  faire dans ce domaine, mais l’objectif est que les centrales solaires dans l’espace deviennent une rรฉalitรฉ dans les dรฉcennies ร  venir. Des chercheurs chinois ont conรงu un systรจme appelรฉ Omega, qu’ils visent ร  rendre opรฉrationnel d’ici 2050. Ce systรจme devrait รชtre capable de fournir 2 GW d’รฉlectricitรฉ au rรฉseau terrestre ร  des performances de pointe, ce qui est รฉnorme. Pour produire autant d’รฉnergie avec des panneaux solaires sur Terre, il vous en faudrait plus de six millions.

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Des satellites solaires plus petits, comme ceux conรงus pour propulser des rovers lunaires, pourraient รชtre opรฉrationnels encore plus tรดt.

Partout dans le monde, la communautรฉ scientifique consacre du temps et des efforts au dรฉveloppement de centrales solaires dans l’espace. Nous espรฉrons quโ€™ils pourront un jour devenir un outil vital dans notre lutte contre le changement climatique.

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