Qu’est-ce qu’une centrale solaire orbitale et comment ça marche, le rêve de l’énergie verte depuis l’espace

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Dans le futur, l’espace pourrait être parsemé d’immenses centrales solaires orbitales, capables de fournir une énergie verte et illimitée. Voici comment ils fonctionnent.

Une illustration d’une hypothétique centrale solaire orbitale. Crédit : Wikipédia

Le mois dernier, le gouvernement britannique a exprimé son intérêt pour la construction d’une centrale solaire orbitale le mois dernier, commençant à examiner une proposition de 16 milliards de livres sterling (19,2 milliards d’euros) d’un groupe d’ingénieurs et d’investisseurs. Une centrale solaire orbitale n’est rien d’autre qu’une centrale électrique capable de transférer l’énergie solaire de l’espace vers la Terre, un « rêve » caressé depuis les années 1970 mais jamais concrétisé en raison de coûts exorbitants. La taille, le poids et le nombre de lancements nécessaires ont un impact énorme sur l’équilibre économique, d’où un investissement qui ne pourra être résorbé qu’après très longtemps. Il existe également plusieurs inconvénients et des problèmes encore non résolus. Néanmoins, les États-Unis avec le Space Solar Power Project et la Chine avec le projet de la station Bishan sont à la pointe de la construction d’une centrale solaire orbitale. De plus, à l’avenir, des installations spatiales similaires pourraient apporter une contribution significative à la réalisation souhaitée de la neutralité carbone (zéro émission nette), un objectif fondamental pour nous protéger, protéger la biodiversité et l’équilibre de la planète de l’impact dramatique du changement climatique.

Mais comment une centrale solaire orbitale est-elle fabriquée et comment fonctionne-t-elle ? Pour l’expliquer en détail dans un article publié dans The Conversation, c’est le professeur Jovana Radulovic, directrice de la School of Mechanical Engineering and Design de l’Université de Portsmouth (Royaume-Uni). Une centrale électrique de ce type est composée de trois composants principaux : un énorme vaisseau spatial avec de gigantesques panneaux solaires pour collecter l’énergie solaire ; une antenne pour véhiculer l’énergie des cellules solaires vers la Terre sous forme de micro-ondes ; une immense antenne terrestre (appelée rectenna) pour la « capture » des micro-ondes et leur conversion en électricité, à envoyer au réseau national. Ce type de transfert est possible grâce aux travaux de l’ingénieur Peter Glaser, qui a breveté l’idée fascinante en 1974.

Parmi les principaux avantages d’un système de ce type figure le fait que l’énergie solaire est collectée 24 heures sur 24 et presque 365 jours par an (les seuls moments de « panne » surviennent lors des équinoxes et des éclipses solaires.). En fait, le Soleil est toujours présent dans l’espace, de plus les cellules solaires ne sont pas affectées par les événements atmosphériques qui réduisent la capacité à générer du courant électrique. Il s’agit bien sûr d’énergie propre, mais le nombre de lancements pour la construction de la centrale peut avoir un impact très important sur l’environnement.

Selon le rapport Frazer-Nash Consultancy du projet britannique de 16 milliards de livres sterling, une centrale solaire orbitale pour être considérée comme efficace doit avoir un vaisseau spatial d’un diamètre de 1,7 kilomètre et d’un poids de 2 000 tonnes, soit environ quatre fois celui de la Station spatiale internationale (ISS), construite au fil des ans en ajoutant divers modules. Considérant qu’environ 10 000 dollars sont dépensés en moyenne pour chaque kilogramme de poids lancé dans l’espace, tout ce matériel se traduirait par des coûts immenses. Heureusement, SpaceX, la société aérospatiale d’Elon Musk, travaille sur le vaisseau spatial Starship qui pourrait ramener ce coût à 13 dollars le kg avec une charge utile de 150 tonnes. En exploitant ce vaisseau spatial, la construction d’une centrale solaire orbitale deviendrait beaucoup plus rentable. Même l’utilisation de cellules solaires modernes et très légères pourrait réduire les coûts de lancement, bien que le coût des matériaux soit augmenté. La construction de la centrale dans l’espace, explique le professeur Radulovic, pourrait être opérée par des unités robotiques. D’un point de vue technique, c’est faisable, mais c’est un projet d’une ampleur sans précédent et avec de multiples inconnues.

Le scientifique souligne que seule une fraction de l’énergie stockée par les panneaux solaires arriverait sur Terre, et que les cellules solaires constamment exposées aux rayons et aux débris spatiaux pourraient se détériorer beaucoup plus fréquemment que sur Terre. La taille de la rectenne ne doit pas non plus être sous-estimée ; il suffit de penser que selon le projet britannique, il devrait mesurer 13 kilomètres de long et 6,7 kilomètres de large. Ce n’est pas un hasard si l’on pense que le meilleur endroit pour le placer est en mer, au large. Certains ont également des doutes sur la sécurité du rayonnement des micro-ondes projetées depuis l’espace, ce qui nécessitera des études approfondies. Ce sont autant de points d’interrogation qu’il faudra résoudre au plus vite, si vous voulez vraiment voir un tel système dans l’espace. Les experts estiment que les premières centrales solaires orbitales pourraient être mises en service entre 2035 et 2040.