L'idée de fournir de l'électricité depuis l'espace est de moins en moins une idée de science-fiction. Elle pourrait même devenir une réalité d'ici deux ou trois décennies. C'est du moins le pari de l'Agence spatiale européenne (ESA) qui a confié à Thales Alenia Space la réalisation d'une étude de faisabilité technique et économique d'une centrale solaire dans l'espace. Cette étude est réalisée dans le cadre du projet Solaris qui pourrait alimenter la Terre en énergie.
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Si l'énergie solaire a le ventvent en poupe sur Terre, dans l'espace également les projets pour installer des panneaux photovoltaïques en orbite afin d'alimenter notre civilisation en énergie se multiplient. L'Agence spatiale européenneAgence spatiale européenne (ESA) s'engage dans ce pari technologique audacieux avec son projet de centrale solairecentrale solaire appelé Solaris. Présenté lors du Conseil ministériel de l'ESA en novembre 2022, Solaris est une station solaire composée de panneaux photovoltaïques en orbite autour de la Terre qui captent l'énergie produite par le Soleil dans l'espace, puis la transfèrent à la Terre pour la transformer en électricité.
En ne produisant pas de gaz à effet de serre et en participant à la réduction de l'utilisation des combustibles fossilesfossiles, les intérêts de ces centrales solaires ne sont pas seulement environnementaux ou garant de la fourniture d'énergie. Il y a également un intérêt économique comme le montrent plusieurs études qui indiquent que le coût par mégawattheure (MWh) de l'énergie solaire spatiale pourrait à terme représenter la moitié de celui du nucléaire nouvelle génération.
Solaris, un projet de l'ESA, pour se préparer à l’énergie solaire spatiale. © ESA
Une étude de faisabilité technique et de viabilité économique
Cette semaine, l'ESA a choisi Thales Alenia Space pour mener l'étude de faisabilité de l'initiative Solaris qui vise à évaluer la viabilité d'un projet d'exploitation de centrales solaires en orbite pour répondre aux besoins terrestres en énergie propre. Ce projet ouvre de nouvelles perspectives tant sur le plan environnemental qu'économique.
Cette idée d'utiliser des centrales solaires dans l'espace n'est pas nouvelle et plusieurs pays tels que le Japon, les États-Unis et la Chine s'engagent déjà dans cette voie en planifiant la constructionconstruction de centrales solaires en orbite géostationnaire pour recueillir la lumièrelumière du Soleil, convertir l'énergie en électricité solaire, puis la transmettre vers des antennes réceptrices sur Terre via des micro-ondes ou des faisceaux laserlaser.
Cependant, de nombreux défis technologiques devront être surmontés pour rendre cette approche viable sur le plan économique et pour générer des niveaux d'énergie solaire optimaux. Cela nécessitera une infrastructure spatiale située à près de 36 000 kilomètres de la Terre, comprenant probablement une dizaine d'unités, chacune pesant au moins dix fois plus que la Station spatiale internationaleStation spatiale internationale. Les défis ne sont pas uniquement spatiaux, car sur Terre, d'importantes infrastructures de plusieurs kilomètres carrés seront nécessaires pour recevoir cette énergie, la convertir en électricité utilisable et la distribuer dans le réseau de distribution terrestre.
Le solaire spatial comme solution à la décarbonation de l'énergie consommée
Cette énergie solaire de l'espace pourrait jouer un rôle crucial dans le mix énergétiquemix énergétique nécessaire pour décarboner les sources énergétiques actuelles et réduire la dépendance aux combustibles fossiles dans la production d'énergie. Elle pourrait également contribuer à répondre aux futures pénuries d'énergie anticipées en raison des politiques axées sur le « tout électrique ». Étant disponible 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, cette énergie solaire compléterait celle produite par les sources renouvelables existantes et pourrait éventuellement en remplacer certaines, offrant ainsi une stabilité essentielle au réseau électriqueréseau électrique sans nécessiter d'importants systèmes de stockage.
Le saviez-vous ?
L’Agence spatiale européenne anticipe que les premières applications du solaire spatial pourraient se trouver hors de la Terre et permettre d’alimenter en électricité des bases sur la Lune ou sur Mars.
En effet, il faut savoir que sur Terre il y a divers obstacles qui limitent la captation optimale de l'énergie solaire, tels que les nuagesnuages et le cycle jour-nuit. En revanche, dans l'espace, ces contraintes disparaissent, ce qui permettrait aux panneaux photovoltaïques en orbite de résoudre ces problèmes. En s'affranchissant de l'atmosphèreatmosphère et des nuages qui filtrent les rayons solaires, le solaire spatial présente un rendement théorique bien meilleur. En effet, une « centrale solaire en orbite peut récupérer jusqu'à 7,6 % de l'énergie du soleil, malgré les pertes, tandis qu'une centrale solaire au sol n'en capte que 1,8 % », avance Philippe Coué, expert de l'industrie spatiale. De plus, le solaire spatial fonctionne de manière continue, nuit et jour, et bénéficie constamment d'une orientation optimale par rapport au soleil grâce à la trajectoire géosynchrone du satellite.
Une décision attendue en 2025
Les études menées dans le cadre du projet Solaris devraient permettre à l'Europe de prendre une décision d'ici 2025 concernant son engagement éventuel dans un programme de commercialisation de l'énergie solaire spatiale, avec pour objectif initial la conception d'un démonstrateurdémonstrateur en orbite à petite échelle. Cependant, une centrale solaire opérationnelle ne serait envisageable qu'à la fin de la décennie 2040, en raison des nombreux défis technologiques à surmonter.
Ces études permettront également de guider les activités de recherche et développement ultérieures, en se concentrant sur des domaines tels que les panneaux solaires à haut rendement, la transmission d'énergie sans fil, l'assemblage robotisé en orbite et la maintenance automatisée et robotisée, tous essentiels pour la viabilité et l'efficacité des centrales solaires spatiales.
