Dernier soupir pour les énergies fossiles

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L’idée de transmettre de l’énergie solaire vers la Terre à partir de fermes solaires en orbite est séduisante. Les projets solaires spatiaux pourraient générer des kilowatts propres 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, n’importe où sur Terre, à tout moment, quelle que soit la météo, s’ils se produisent. Cependant, les éléments technologiques commencent à se mettre en place et l’argument économique commence également à se matérialiser.

Réduire le coût des panneaux solaires spatiaux

Bien entendu, les cellules solaires ne sont pas une nouveauté dans le domaine spatial. La NASA a lancé le premier satellite à énergie solaire en 1958, et l’énergie solaire est depuis lors un incontournable de l’exploration spatiale.

Le problème clé des systèmes photovoltaïques en orbite est le coût des panneaux solaires. Les panneaux solaires de haute technologie utilisés dans les applications spatiales coûtent cher, tout comme leur lancement dans l’espace. Ces coûts doivent être réduits avant que les panneaux photovoltaïques en orbite puissent rivaliser avec leurs homologues terrestres.

La barrière des coûts commence à tomber à mesure que les chercheurs développent de nouvelles cellules solaires pour les applications spatiales. Un nouveau développement a rencontré le Nettoyage technique radar le 24 octobre, lorsque les universités de Surrey et de Swansea ont rendu compte d’une étude à long terme, la première du genre, sur un panneau solaire sur un satellite.

« Les résultats pourraient ouvrir la voie à la création de fermes solaires commercialement viables dans l’espace », a déclaré l’Université de Surrey.

Le réseau a été construit par une équipe basée au Centre de recherche sur l’énergie solaire de Swansea, assistée par des ingénieurs stagiaires de l’Agence spatiale algérienne. Il a été conçu spécifiquement dans le but d’évaluer les arguments économiques en faveur des panneaux photovoltaïques en orbite.

Le travail comprenait l’élaboration d’un Nouvelle cellule solaire à couche mince de tellurure de cadmium (CdTe) déposé sur une fine couche de verre. Les cellules solaires à couches minces sont plus légères, plus flexibles et moins coûteuses à fabriquer que les cellules solaires au silicium classiques.

De plus, les panneaux de verre ultra-fins peuvent être déployés avec une manœuvre de « dépliage » relativement simple.

L’étude a collecté cinq années de données de vol provenant de quatre prototypes de cellules. Les cellules en fines couches n’ont montré aucun signe de pelage ou de délaminage au cours du vol de 30 000 orbites, ce qui était un test clé. Les systèmes électriques ont également bien résisté.

« Les résultats contribuent à renforcer l’argument en faveur du développement ultérieur de cette technologie pour les applications spatiales », a conclu l’équipe.

Les prochaines étapes comprennent la création de nouveaux matériaux de contact arrière pour aider à prévenir la perte d’efficacité de la conversion solaire au fil du temps, ce qui était apparemment le seul défi majeur survenu pendant le vol.

Réduire le coût des lancements de fusées

Parallèlement, l’Agence spatiale européenne a mené des analyses coûts-avantages dans le cadre de son programme solaire spatial SOLARIS.

La récompense pourrait être énorme. « La lumière du soleil est, en moyenne, dix fois plus intense au sommet de l’atmosphère qu’à la surface de la Terre », explique l’ESA, « et au-dessus, sur une orbite suffisamment élevée, la lumière du soleil serait facilement disponible en continu, pour capter toute la lumière solaire disponible. et peut le transmettre aux stations de réception partout sur la planète, partout où cela est nécessaire.

Cependant, acheminer tout cet équipement dans l’espace constitue un défi. L’ESA estime qu’un parc solaire économique dans l’espace devrait atteindre une taille d’au moins un kilomètre de diamètre. Cela impliquerait de nombreux lancements de fusées.

L’ESA note que la construction de la Station spatiale internationale a nécessité des dizaines de lancements, et qu’une station spatiale solaire nécessiterait « un ordre de grandeur supplémentaire ».

C’est la mauvaise nouvelle. La bonne nouvelle est que les coûts de lancement ont baissé depuis le début de la construction de la Station spatiale internationale en 1998. L’été dernier, la NASA a également avancé l’idée de fabriquer des cellules solaires sur la Lune, ce qui pourrait également entrer en jeu. Si vous avez des idées à ce sujet, envoyez-nous une note dans le fil de commentaires.

Mauvaise nouvelle pour les armes nucléaires

Un autre aspect de l’argument économique en faveur de l’énergie solaire spatiale est l’intérêt d’éviter le coût des nouveaux grands projets de transport d’électricité sur Terre. Comme le montre l’expérience récente aux États-Unis, les nouveaux projets de transmission interétatiques peuvent mettre des années à démarrer, s’ils arrivent un jour.

L’ESA renforce également l’argument économique en positionnant les fermes solaires spatiales comme une alternative à une autre ressource à zéro émission, 24h/24 et 7j/7, l’énergie nucléaire.

« Un seul satellite solaire de l’échelle prévue générerait environ 2 gigawatts d’énergie, l’équivalent d’une centrale nucléaire conventionnelle, capable d’alimenter plus d’un million de foyers », note l’ESA.

Ce n’est pas une bonne nouvelle pour les fans de l’énergie nucléaire ici aux États-Unis, où la technologie nucléaire retient encore peu d’attention en raison de la catastrophe de la centrale nucléaire de Three kilomètre Island en Pennsylvanie en 1979. Une nouvelle installation de 2 gigawatts aurait du mal à trouver sa place n’importe où dans le monde. États-Unis sans un travail long et coûteux pour surmonter les obstacles en matière d’autorisation et les contestations judiciaires.

Malgré sa popularité dans d’autres parties du monde, l’énergie nucléaire a du mal à rivaliser avec les abondantes ressources énergétiques renouvelables des États-Unis (voir plus Nettoyage technique couverture de l’énergie nucléaire ici). Vient maintenant l’espace solaire avec une autre tournure.

Seul trois nouveaux réacteurs nucléaires sont en voie d’achèvement aux États-Unis depuis le début du siècle. L’un d’entre eux a commencé à être construit en 1972. Les deux autres ont commencé en 2009 et ont atteint l’objectif en entraînant des milliards de dépassements de coûts. Tous trois complètent les centrales nucléaires existantes.

Space Solar : comment arriver de là à ici

Quant à savoir comment acheminer l’électricité d’un panneau solaire spatial vers la Terre, c’est simple. Comme l’explique l’ESA, la technologie de base pour la transmission sans fil existe déjà.

Cependant, le diable se cache dans les détails. Nettoyage technique surveille la recherche solaire spatiale aux États-Unis depuis 2013, lorsque nous avons remarqué une présentation organisée par la National Space Society. L’idée semblait farfelue à l’époque, mais en 2014, nous avons remarqué que la marine américaine envisageait l’énergie solaire spatiale dans ses efforts pour réduire l’utilisation des combustibles fossiles.

En 2015, Northrop Grumman s’intéressait également au développement de technologies pour les fermes solaires spatiales. Ils se sont associés au Jet Propulsion Laboratory de la NASA par l’intermédiaire de CalTech, qui gère l’installation. L’Air Force a également identifié l’énergie solaire spatiale comme une technologie énergétique clé pour le chasseur du futur, il n’est donc pas surprenant de voir Northrup Grumman s’associer au laboratoire de recherche de l’US Air Force pour accélérer l’industrie solaire spatiale.

Une autre pièce du puzzle est venue du laboratoire de recherche naval américain en 2020, avec une mise à jour sur une solution visant à réduire la taille et le poids des cellules solaires pour les fermes solaires spatiales. Les nouvelles cellules seraient intégrées à un système de conversion solaire et à une antenne, leur permettant de transférer l’énergie solaire en signal radio et de la transmettre à la Terre.

Les dernières nouvelles de CalTech concernent un test réussi de transmission sans fil à partir d’un panneau solaire spatial sur Terre plus tôt cette année. La semaine dernière, des rapports ont également révélé que les scientifiques de CalTech travaillaient sur un système d’auto-assemblage pour parcs solaires dans l’espace, alors restez à l’écoute pour plus d’informations à ce sujet.

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Image : Le programme européen de recherche spatiale solaire SOLARIS présente les arguments économiques en faveur de mettre des fermes solaires en orbite autour de la Terre (image fournie par l’ESA).