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Un prototype de centrale solaire sera bientôt mis en orbite

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Crédits : Caltech

Autrefois considérée comme de la science-fiction, la technologie capable de collecter l’énergie solaire dans l’espace pour fournir un approvisionnement mondial en énergie propre et abordable se rapproche de la réalité. En effet, dans le cadre d’un projet, une équipe de Caltech travaille au déploiement d’une constellation de vaisseaux modulaires capables de collecter la lumière du Soleil, de la transformer en électricité puis de la transmettre sans fil partout où elle est nécessaire.

L’idée de recueillir de l’énergie solaire dans l’espace pour la renvoyer sur Terre est explorée depuis la fin des années 60. Et pour cause, une telle approche pourrait permettre de produire de l’électricité en continu en faisant fi des contraintes météorologiques tout en profitant d’une exposition H24. Le potentiel énergétique dans l’espace serait ainsi environ huit fois meilleur par mètre carré de panneau solaire qu’ici sur Terre.

Cependant, jusqu’à présent, les contraintes économiques et technologiques ont toujours entravé le développement de vrais projets. Toutefois, la situation est en train d’évoluer. Nous savons en effet que le Royaume-Uni se penche sérieusement sur le sujet. La Chine est également intéressée. Mais l’un des projets les plus avancés est probablement celui de l’Université américaine de Caltech qui travaille dessus depuis une décennie. Grâce au financement de généreux donateurs, l’établissement a pu surmonter de nombreux obstacles techniques et financer l’embauche de plusieurs ingénieurs.

Une structure ultra légère et modulable

L’objectif des chercheurs est donc de produire un approvisionnement mondial en énergie « propre », renouvelable et abordable en collectant la lumière du Soleil pour la convertir en énergie électrique avant de la transférer vers la Terre grâce à des ondes radiofréquence (RF). Pour ce faire, le projet s’est déroulé essentiellement en trois volets.

Une première équipe a cherché à concevoir des systèmes photovoltaïques ultralégers à haut rendement optimisés pour les conditions spatiale. Une seconde s’est attelée à développer une technologie peu coûteuse et légère nécessaire pour convertir le courant continu en puissance radiofréquence (qui est utilisée par exemple pour transmettre les signaux des téléphones portables) et l’envoyer sur Terre sous forme de micro-ondes.

Ensemble, ces deux équipes ont finalement imaginé des tuiles d’environ dix centimètres de côté et pesant moins de 2,8 grammes conçues pour être incorporées dans des bandes de deux mètres de large mesurant jusqu’à soixante mètres de longueur. Ces bandes seraient intégrées dans des modules mesurant environ 60 m2. 

Enfin, une troisième équipe a été chargée d’inventer des structures spatiales pliables, ultraminces et ultralégères capables de supporter tous ces composants. L’idée, in fine, serait de déployer plusieurs de ces modules dans l’espace. Tous ces modules seraient évidemment modulables de manière à prendre le moins de place possible dans les fusées avant de finalement se déployer dans l’espace.

Grosso modo, voici à quoi ressemblerait cette centrale solaire :

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Aperçu de la centrale solaire de Caltech. Crédits : Caltech

Bientôt un prototype

Les chercheurs se sont également interrogés sur l’emplacement d’une telle centrale solaire : devrait-on privilégier une orbite géosynchrone constamment pointée vers un seul récepteur sur la Terre en dessous ou bien une orbite plus basse et moins chère qui nécessiterait plusieurs capteurs solaires et plusieurs récepteurs liés à la Terre ?

À ce stade, les calculs financiers semblent favoriser la seconde option. Un projet à cinq modules en orbite terrestre moyenne nécessiterait tout de même pas moins de trente-neuf lancements spatiaux, tandis que le coût de l’énergie solaire spatiale serait de l’ordre de un à deux dollars US par kWh, ce qui reste assez cher.

En attendant, il va falloir passer les tests. Un prototype de panneau sera bientôt mis en orbite pour évaluer cette approche.