La demande croissante en énergie et la préoccupation croissante concernant le réchauffement climatiquele réchauffement climatique Les politiques énergétiques posent un dilemme complexe aux décideurs politiques. Ils doivent trouver des alternatives au pétrole et au gaz pour répondre aux besoins énergétiques tout en tenant compte des conséquences environnementales. Le monde se trouve à un carrefour critique où les choix énergétiques d’aujourd’hui détermineront l’avenir.
Entre perspectives terrestres et spatiales
Mais, si des alternatives énergétiques telles queénergie éolienneénergie éoliennehydraulique et la biomassbiomass offrent la possibilité de constituer une mix énergétiquemix énergétique Bien que diversifiées et durables, favorisant ainsi la transition vers une économie à faible émission de carbone, aucune de ces sources ne pourra à elle seule répondre à la demande croissante d’énergie et aux besoins énergétiques futurs, à l’exception de l’énergie nucléaire, même si la gestion des déchets nucléaires reste un défi. Dans ce contexte, l’énergie solaire apparaît comme une solution prometteuse et durable pour l’avenir, offrant un potentiel considérable selon l’Agence internationale de l’énergie qui prévoit qu’elle devrait produire plus d’électricité d’ici 2028 que l’éolien et le nucléaire.
Christophe Bonnal, membre de l’Académie de l’Air et de l’Espace, a récemment présenté les enjeux uniques de la production d’électricité solaire lors d’une intervention remarquée au Sénat, à l’invitation de l’association Onera Alumni. Au cœur de cette présentation sur les centrales spatiales, il a mis en avant les atouts et les enjeux uniques de cette approche innovante. Pour une compréhension approfondie de l’interview, nous vous conseillons de lire cette présentation « Centrales électriques spatiales : principes et défis « .
Il n’est pas surprenant de constater que la production d’électricité solaire sur Terre est « perçu comme plus réaliste dans matièrematière les coûts et la logistique, tandis que la production depuis l’espace offre le potentiel d’une production continue sans interruption liée aux conditions météorologiques, et à une échelle considérable. « Les inconvénients de la production terrestre incluent la » dépendance aux conditions météorologiques locales, contraintes d’espace pour les installations et productivité réduite en raison de l’obstruction solaire « Quant à la production spatiale, elle est marquée par » coûts élevés, défis technologiques liés au transport d’électricité, ainsi que préoccupations environnementales telles que les opérations en orbiteorbite et la gestion des débris spatiaux « .
«La production d’électricité solaire sur Terre est considérée comme plus réaliste en termes de coûts et de logistique, tandis que la production depuis l’espace offre le potentiel d’une production continue sans interruption liée aux conditions météorologiques, et à une échelle considérable.«
La perspective d’une centrale solaire en orbite pourrait potentiellement résoudre certains des défis de la production terrestre « Cela permettrait une production continue d’électricité », indépendamment des conditions météorologiques terrestres, tout en ouvrant la voie à un approvisionnement énergétique à grande échelle « Cependant, sa mise en œuvre nécessiterait une infrastructure » à grande échelle et un effort considérable pour surmonter les obstacles techniques, logistiques et financiers « .
Défis et complexités de l’exploitation des centrales électriques spatiales
Pour mieux comprendre le fonctionnement d’une centrale solaire en orbite, voici une explication détaillée : le processus commence par la Cellules photovoltaïquesCellules photovoltaïques qui captent l’énergie solaire et la convertissent en électricité. Cette électricité est ensuite transformée en un faisceau d’énergie, généralement des micro-ondes ou laserslasersdirigé vers la Terre. A son arrivée sur Terre, ce faisceau est capté par un collecteur spécialisé qui convertit l’énergie en électricité utilisable et distribuable à des fins d’alimentation électrique. Quant à la puissance solaire maximale théorique, elle est de 1 360 W/m2 depuis l’espace et 1000 W/m2 par terre.
L’utilisation de l’énergie solaire depuis l’orbite terrestre semble être une solution prometteuse, mais elle « nécessite une infrastructure de taille sans précédent, massemasse et la complexité « Par exemple, pour répondre à la moitié des besoins en électricité de la France en 2020, il aurait fallu » avoir 25 centrales solairescentrales solaires 9 km2 et 7 500 tonnes chacun orbite géostationnaireorbite géostationnairetotalisant 187 500 tonnes « . Actuellement, aucun système de lancement « ne peut pas répondre à cette exigence. Seul le Starship de SpaceX, en développement et capable de transporter 100 tonnes en orbite basse par vol, pourrait être capable de le faire « Avec cette capacité, environ 2 000 lancements seraient nécessaires pour atteindre l’objectif de 50 GW, un » perspective potentiellement réalisable sur une période de cinq ans, mais avec un rythme d’un lancement par jour « .
Saviez-vous ?
Parmi les concepts les plus récents, on trouve le projet SPS-Alpha de John Mankins, un ancien employé de la NASA, qui implique une myriade de petits miroirs focalisés sur un convertisseur photon-micro-ondes. Avec une masse totale de 7 500 tonnes en orbite géostationnaire, SPS-Alpha peut fournir 2 GW d’électricité sur Terre (1 m2 en orbite produit 150-220 W). Un autre concept intéressant est Cassiopée. Cette station spatiale, située en orbite géostationnaire, prévoit d’utiliser un énorme réflecteur de 17 000 kilomètres de diamètre (1 m2 en GEO produit 255 W). Avec une masse attendue de 2 500 tonnes, il pourrait fournir 2 GW (au sol).
Outre les défis du processus de lancement, de nombreux défis technologiques devront être surmontés pour les opérations en orbite, notamment le contrôle d’attitude et la gestion des collisions, qui nécessiteront 13 tonnes de xénonxénon, argonargon, kryptonkrypton… chaque année » qui devra être livré en orbite « Des préoccupations telles que » l’obsolescence, la maintenance fréquente et la planification de fin de vie des stations solaires spatiales, ainsi que la question de recyclagerecyclage les éléments permettant d’éviter la saturation des orbites dites cimetières devront être pris en compte dès la conception de l’installation spatiale « Quant à leur sécurité, ces infrastructures spatiales seront » exposés à des risques potentiels d’attaques en raison de leur grande taille, qui devra également être prise en compte « .
Viabilité à long terme incertaine
Financièrement, bien que la principale ressource soit gratuite (le soleilsoleil), LE » Les coûts d’exploitation de ces centrales solaires spatiales rendent le concept moins attrayant qu’il n’y paraît à première vue. « Les estimations des développeurs » évaluent les coûts de déploiement à environ 10 milliards de dollars par tranche de 2 GW, soit un coût de production d’électricité compris entre 7 et 9 centimes par kWh, contre environ 5 centimes par kWh pour le nucléaire en France (hors EPR).)) « Malgré la diversité des concepts de centrales solaires spatiales proposés sur différentes orbites depuis les années 1970, » des incertitudes subsistent quant à leur rentabilité et leur viabilité à long terme « .
En conclusion, il semble peu probable que les centrales spatiales deviennent opérationnelles avant les années 2060-2070. principalement en raison de limitations physiquephysique plutôt que des contraintes technologiques « Pour diverses raisons, il pourrait être plus raisonnable de se concentrer sur des solutions terrestres plutôt que de s’aventurer dans l’espace », étant donné que les avantages potentiels d’une telle solution pourraient ne pas justifier les coûts encourus « Toutefois, les progrès dans ce domaine pourraient avoir un impact significatif. » dans des secteurs variés, tels que l’amélioration de l’efficacité des cellules photovoltaïques, la gestion des émissions micro-ondes ou encore le transfert d’énergie à distance « Ces avancées pourraient » justifier le lancement de programmes pionniers pour explorer ces possibilités et exploiter leur potentiel « .
