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Les centrales solaires spatiales

Depuis ses débuts, le photovoltaïque est lié à l'espace.

En premier lieu parce que le soleil se trouve dans l'espace, mais également parce que le premier panneau solaire photovoltaïque a été développé pour des applications spatiales.

C'est ainsi grâce aux satellites et aux sondes spatiales que le grand public a découvert le photovoltaïque.

@ ESA - Vue d'artiste d'une centrale solaire spartiale

Le soleil
À 150 millions km de la Terre, il lui reste plus de 5 milliards d'années à briller

Premier panneau solaire
Réclame des Laboratoires Bell
(USA - 1954)

Applications spatiales
Une sonde équipée de panneaux photovoltaïques (Mars 3 - URSS - 1971)

En 1968, Peter Glaser, chef de projet à la Nasa pour le réseau de rétroréflecteurs à distance laser d'Apollo 11, présente un concept d'ingénierie © Arthur D. Little Inc.

A mi chemin entre la science Fiction et le projet scientifique, le concept de centrale solaire orbitale ne date pas d'hier.

Imaginé il y a plus de 100 ans par le pionnier russe des fusées Konstantin Tsiolkovsky, les premiers concepts d'ingénieries ont émergé entre les années 1960 et 1970.

Depuis, des études ont été menés par la NASA, le DLR et l'ESA, la Jaxa (Agence spatiale Japonaise), des industriels comme Airbus et Boeing et en 2020 la Chine annonçait son intention de développer une centrale solaire en orbite.

Principe de fonctionnement d'une centrale solaire spatiale

L'énergie solaire serait captée dans l'espace par un module orbitale équipé de concentrateurs et de cellules photovoltaïques.

L'électricité produite devra ensuite être transférer sur terre, sans fil, via un faisceau de micro-ondes (une technologie balbutiante).

De nombreuses agences spatiales s'intéressent à ce concept, car il permettrait également de repousser les limites de l'exploration spatiale en alimentant des vaisseaux, rovers, et autres bases lunaires...

• Avantages
• Pas d'alternance jour/nuit, la centrale solaire spatiale pourrait produire de l'énergie en continue
• Pas d'atmosphère ni de nuages qui absorbe, reflète et diminuent le rayonnement solaire
• Pas de limite comme pour les centrales au sol, il y a de l'espace dans l'espace...
• Inconvénients
• Coût d'acheminement du matériel en orbite
• Acheminement de l'électricité sur Terre par onde (faisabilité, rendement)
• Installation et maintenance complexe

Différence de rendement entre l'énergie solaire spatiale et terrestre

D'après l'ESA (Agence spatiale européenne), en dehors de l'atmosphère, la lumière du soleil est jusqu'à 11 fois plus intense que sur le territoire européen, et les centrales solaires spatiales pourraient faire face au soleil 24h / 24 et 7j / 7 pour capter le maximum de lumière possible. Les satellites transmettraient alors en continue de l'énergie à la Terre, à la Lune ou des engins dédiés à l'exploration spaciale.

Acheminer l'énergie solaire spatiale sur terre grâce à un faisceau de micro-ondes

Les principaux défis technologiques sont le déployement de structure d'envergure dans l'espace et la transmission d'énergie par laser ou faisceau de micro-ondes.

En 2015, une équipe de la Jaxa, l'Agence japonaise d'exploration spatiale, parvient à transférer sur une cinquantaine de mètres une puissance électrique d'1.8 kilowatt.

Un potentiel très élevé

Malgré tous les freins tecnologiques, D'après Advenit Makaya, ingénieur de l'ESA (Agence spatiale européenne) «Le potentiel de ce concept pour contribuer à une énergie durable à long terme est très élevé»
«Non seulement cela générerait de l'énergie propre, mais il serait également très flexible : il pourrait être intégré dans les réseaux électriques sur Terre, mais également utilisé pour des missions d'exploration»