Des panneaux solaires dans l’espace : le futur de l’énergie solaire ?

Des panneaux solaires dans l’espace pour fabriquer de l’énergie : l’avenir de la transition énergétique ?

Le concept de la collecte de l’énergie solaire avec des panneaux solaires de l’espace appelé aussi SBSP ou Space-Based Solar Power existe depuis 63 ans. Toutefois, ce projet était irréalisable à cause des limites technologiques et du désintéressement des états de l’époque. Mais actuellement, ce n’est plus une simple théorie ou une idée, en effet, des scientifiques de Caltech ont récemment installé des panneaux solaires dans l’espace dans le but de produire de l’énergie grâce au soleil. Mais alors, à quoi ça sert les panneaux solaires dans l’espace? Et quels sont ses avantages ? Ses inconvénients ?

Pourquoi installer des panneaux solaires dans l’espace pour la production d’énergie ?

Le projet panneau solaire dans l’espace offre de nombreux avantages par rapport à celui des panneaux solaires sur terre. C’est pourquoi ce sujet est de plus en plus en vogue auprès des scientifiques, des états et des gouvernements. De plus, il pourrait être le futur de l’énergie solaire, ce qui assurera la transition énergétique et la neutralité carbone en 2050.

Une énergie disponible à tout moment

L’énergie, produite par les panneaux photovoltaïques installés sur le sol, fait face à un défaut crucial. Sa production dépend entièrement des conditions climatiques. Cela rend son efficacité énergétique assez faible en raison des intermittences causées par la variation du temps. La quantité d’énergie récupérée est plus importante durant des journées ensoleillées (surtout le midi) et en été. En revanche, elle est très faible en cas de pluie, de neige ou pendant les journées nuageuses. Bien évidemment, elle est quasi inexistante pendant la nuit.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques ont pensé à poser des panneaux solaires dans l’espace pour récupérer l’énergie grâce à des satellites en orbite. Au-delà de l’atmosphère, les rayons de soleil sont illimités et ne sont pas perturbés par les climats (nuage, pluie, neige…). De plus, il n’y a pas de jours et de nuits, donc l’énergie est disponible 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7. Cela représente un avantage considérable par rapport à celui du sol. L’alimentation de l’électricité sera donc perpétuelle.

Une puissance décuplée

Pour produire de l’énergie à grande intensité (plusieurs GW), une grande superficie de plusieurs hectares de panneaux photovoltaïque, donc de terrain sont nécessaire. Or, pour la même quantité de surface, le panneau solaire marche mieux dans l’espace en raison de la puissance de la lumière du soleil qui est multipliée par 10. C’est grâce à la position des panneaux solaires qui est de 36.000 km au-dessus de la terre comme l’orbite géostationnaire. De ce fait, selon les scientifiques, l’énergie solaire disponible dans l’espace est de 100 fois plus que la demande d’énergie de toute la planète en 2050.

Cette solution peut alors résoudre tous les problèmes d’énergies, la dépendance aux énergies fossiles ainsi que le réchauffement climatique à condition que celle-ci soit rentable, fiable et réalisable.

Est-ce que le SBSP est-il réalisable ?

Un panneau solaire utilisé dans l’espace peut être la clé de la transition énergétique et écologique. Pour le vérifier, des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) ont créé une station solaire dans l’espace. Et à ce stade, ce n’est plus de la fiction, le SBSP peut réellement prendre vie.

Un premier essai réussi pour Caltech

Les scientifiques de l’université Caltech ont pu réaliser son central solaire dans l’espace grâce à sa structure composée de cellules photovoltaïques combinées à des émetteurs d’énergies. D’ailleurs, ils ont nommé leur prototype MARPLE pour Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment. Leurs réussites à transmettre l’énergie captée par les panneaux photovoltaïques sur la terre ont font que ce premier essai est un succès pour eux et pour le monde. Ce qui confirmerait la crédibilité de ce projet de panneaux solaires dans l’espace.

Selon ces scientifiques, la meilleure méthode de collecte d’énergie est d’utiliser un satellite géostationnaire afin de récupérer l’énergie transmise sur une station située au sol. En effet, il orbite au même sens et à la même vitesse que la rotation de la Terre, donc, il est immobile par rapport à un point fixe de cette dernière.

Le concept de la collecte d’énergie solaire dans l’espace

A la différence des panneaux solaires au sol, ceux dans l’espace sont portés par un satellite géostationnaire. Mais, ils ont les mêmes fonctions, celui de capter la lumière de soleil pour en faire de l’énergie. Mais, un problème demeure, celle de la transmission sans fil de l’énergie capté depuis l’espace vers la terre. Le faisceau laser semble être une bonne solution, sauf que ce dernier peut être bloqué par les nuages. Leur technique pour contourner cet obstacle est, alors, de transformer l’énergie solaire en micro-onde, qui est une fois sur la terre, sera convertie en électricité.

L’énergie collectée subira, alors, plusieurs transformations avant d’être consommée. Toutefois, une grande partie de l’énergie reçue sera perdue au cours de ce processus à cause de la dispersion des micro-ondes. De ce fait, pour produire 2 GW d’électricité sur terre, il faudra que le satellite de l’espace fournisse 10GW. Mais cela reste sans danger pour l’homme et pour les avions, car la puissance de ces émissions sera bien inférieure à celui des fours à micro-ondes.

Un enjeu primordial pour le futur de la transition énergétique et écologique

Si l’université Caltech a réussi son essai, alors c’est pour quand des panneaux solaires dans l’espaceà grande échelle ? Cette question reste encore floue, parce que les scientifiques ont besoin de plus d’études pour étudier les différents obstacles économiques et technologiques. Mais, ce qui est sûr, c’est que le projet prend de l’ampleur.

Une attention de plus en plus concrète envers les gouvernements mondiaux

Depuis, le succès de MARPLE, les scientifiques ont démontré que l’installation des panneaux solaires dans l’espace peut être la clé pour garantir l’émission zéro Carbone en 2050. Des pays comme l’Angleterre prévoient même de créer sa propre industrie de  SBSP de plusieurs milliards de livres sterling avec 143 000 emplois. Pour l’Union européenne, leur projet SBSP appelé SOLARIS est prévu pour 2040. En effet, le développement complet de la technologie SOLARIS commencera en 2025 avec un investissement de plusieurs milliards d’Euros. C’est aussi la raison auxquels les projets SBSP tardent, les coûts de départ sont trop important, de plus, plusieurs études concernant l’aspect environnemental doivent être encore approfondies.

Au contraire, les pays asiatiques essaient de devancer le monde en mettant rapidement en place ses projets SBSP. En effet, le projet chinois de panneaux solaires dans l’espace entreprendra son premier essai d’ici 2025 ainsi que celui du Japon. Et en cas de réussite, ils lanceront leur première vraie centrale solaire en 2030. Le coût de ce projet peut aller de 7,1 milliards de dollars.

Quoi qu’il en soit, le SBSP prend de l’ampleur et les centrales solaires dans l’espace peuvent se multiplier dans les prochaines années. Et il pourrait être un des éléments principaux de la transition énergétique.

Les conditions requises pour la réalisation du SBSP

Si les essais de différents pays s’aboutissent alors, les projets centraux solaires dans l’espace peuvent voir le jour dans les années 2030. Mais, ce n’est pas aussi simple, car pour avoir un fort rendement énergétique, quelques conditions s’imposent. D’abord, selon l’étude de Caltech, pour produire 1 GW d’énergie, un panneau solaire dans l’espace de 1 km2 est nécessaire. Donc pour produire plusieurs GW, il faudrait plusieurs km2 de panneau solaire.

Ensuite, dans certains projets, pour optimiser la collecte d’énergie solaire, les scientifiques ont pensé à mettre des réflecteurs de plusieurs kilomètres de diamètre. C’est pour réfléchir la lumière et donner plus d’intensité aux panneaux photovoltaïques.

Pour conclure pour être efficace, la ferme solaire dans l’espace doit au moins être 100 fois plus grande que la station spatiale internationale et pèsera au moins plusieurs milliers de tonnes. Dans ce cas, le SBSP à grande échelle doit faire face à plusieurs obstacles.  

Les obstacles et les inconvénients à affronter

Forcément, un projet d’une telle envergure rencontrera, tôt ou tard, des problèmes plus ou moins importants concernant le plan environnemental, économique et technologique.

Les risques environnementaux

Dans le cadre de la transition énergétique, les impacts et les risques environnementaux sont les éléments plus essentiels qui doivent être évalués. En effet, le but est d’utiliser des technologies vertes pour diminuer les émissions de CO2. Or, pour propulser ces types de satellites dans l’espace, des tonnes de carburant sont nécessaires. De plus, les constructions de certains matériaux nécessitent des produits chimiques toxiques avec de très forts impacts environnementaux. De ce fait, la construction, le lancement et la mise en place d’une centrale solaire dans l’espace exigent des dépenses de carbones très importants.

Pour l’instant, il n’y a pas d’étude concrète concernant la quantité exacte de gaz carboniques émis durant tous les processus du SBSP. Néanmoins, selon certains chercheurs, cela pourrait être compensé par la centrale solaire en 10 ans de fonctionnement. Si ses calculs s’avèrent exacts, le SBSP pourra contribuer fortement à la neutralité carbone.

Les risques technologiques et économiques

Le plan technologique pourrait aussi rencontrer quelques difficultés. En premier lieu, selon Caltech, pour réaliser ce projet à grande échelle, il faudra construire plusieurs fusées comportant des panneaux solaires. L’assemblage de ces derniers se fera ensuite une fois dans l’espace. Ce qui nous amène à la difficulté économique. C’est pourquoi plusieurs gouvernements sont encore retissant, car le SBSP nécessite un engagement sans faille et permanent. De plus, la rentabilité des panneaux solaires dans l’espace ne serait tangible que quelques années plus tard après sa mise en œuvre.

En deuxième lieu, à long terme, la dégradation des panneaux solaires de l’espace sera de plus en plus importante chaque année. Ce qui provoquera sa perte de puissance de 1 à 10% par an. Des frais supplémentaires sont alors requis pour l’entretien, mais aussi pour la protection des panneaux solaires de l’espace. Ce qui prolongera sa durée de vie presque infiniment.

En dernier lieu, les faisceaux micro-ondes avec de grandes intensités peuvent être dangereux pour l’homme, mais aussi pour des appareils comportant des systèmes électroniques. Selon certaines recherches, ils peuvent aussi altérer les climats et l’atmosphère. Le défi est alors de trouver la densité exacte des micro-ondes afin que ceux-ci soient inoffensifs.

Retrouvez les points clés du rapport du GIEC
https://www.carbone4.com/rapport-giec-points-cles

Travaux du GIEC
https://www.ecologie.gouv.fr/travaux-du-giec

Comprendre le GIEC
https://www.ecologie.gouv.fr/comprendre-giec

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