Germain
L’Agence spatiale européenne étudie un moyen unique de réduire considérablement les émissions de carbone en exploitant la lumière du soleil au plus près de la source.
Projet Solaris
Qu’il s’agisse de couvrir de panneaux solaires des déserts, de hideux parkings, des rivières ou même des lacs ensoleillés, les nuages se mettent parfois en travers de la route, et chaque jour, le soleil doit se coucher. Pas de problème, affirme l’Agence spatiale européenne : il suffit de placer les panneaux solaires dans l’espace. L’Agence a récemment annoncé un nouveau programme exploratoire appelé Solaris, qui vise à déterminer s’il est technologiquement et économiquement possible de lancer des structures solaires en orbite, de les utiliser pour capter l’énergie du soleil et de transmettre l’énergie au sol.
Si ce concept se concrétise, Solaris pourrait commencer à fournir de l’énergie solaire en permanence dans l’espace d’ici les années 2030, et les consommateurs n’auront qu’à s’équiper de circuits et matériels électriques classiques comme ceux de RS pour en profiter. À terme, cette énergie pourrait représenter 10 à 15 % de la consommation énergétique de l’Europe et contribuer à l’objectif de l’Union européenne de réduire à zéro les émissions de carbone d’ici à 2050. « Nous réfléchissons à la crise climatique et à la nécessité de trouver des solutions. Qu’est-ce que l’espace pourrait faire de plus pour contribuer à atténuer le changement climatique, et pas seulement pour le surveiller d’en haut, comme nous le faisons depuis quelques décennies ? » s’interroge Sanjay Vijendran, qui dirige l’initiative et joue également un rôle de premier plan dans le programme Mars de l’Agence spatiale européenne.
Selon M. Vijendran, le principal moteur de Solaris est la nécessité de disposer en permanence de sources d’énergie propres. Contrairement aux combustibles fossiles et à l’énergie nucléaire, l’énergie solaire et l’énergie éolienne sont intermittentes : même les fermes solaires les plus ensoleillées restent inactives la plupart du temps. Il ne sera pas possible de stocker des quantités massives d’énergie provenant des énergies renouvelables tant que les technologies des batteries ne seront pas améliorées. Pourtant, selon M. Vijendran, les panneaux solaires spatiaux pourraient produire de l’énergie plus de 99 % du temps. (Les quelque 1 % restants, la Terre se trouverait directement entre le soleil et le champ solaire, bloquant ainsi la lumière).
Le programme est considéré comme « préparatoire », ce qui signifie que l’ESA a déjà réalisé une étude pilote, mais qu’il n’est pas encore prêt pour un développement à grande échelle. Elle prévoit la conception d’une démonstration en orbite de la technologie, son lancement en 2030, le développement d’une petite version d’une centrale solaire spatiale au milieu des années 2030, puis sa mise à l’échelle de façon spectaculaire. Pour l’instant, les chercheurs de l’ESA commenceront par étudier ce qu’il faudrait pour assembler robotiquement les modules d’un grand champ solaire, par exemple en orbite géostationnaire à une altitude d’environ 22 000 miles. De cette manière, la structure resterait continuellement au-dessus d’un point précis du sol, indépendamment de la rotation de la Terre.
Pour que le projet aille de l’avant, M. Vijendran et son équipe doivent déterminer d’ici à 2025 qu’il est effectivement possible de réaliser des installations solaires spatiales de manière rentable. La NASA et le ministère de l’énergie ont exploré le concept dans les années 1970 et 1980, mais l’ont mis de côté en raison des coûts et des défis technologiques. Pourtant, beaucoup de choses ont changé depuis. Les coûts de lancement ont chuté, principalement grâce aux fusées réutilisables. Les satellites sont devenus moins chers à produire en série. Enfin, le coût des cellules photovoltaïques, qui convertissent la lumière du soleil en électricité, a baissé, rendant l’énergie solaire en orbite plus compétitive par rapport aux sources d’énergie terrestres.
Comment acheminer toute cette énergie jusqu’au réseau électrique ?
On pourrait utiliser des rayons laser, mais les nuages les bloqueraient. Vijendran et ses collègues pensent plutôt qu’il faut convertir l’électricité en micro-ondes. Ces ondes traverseraient l’atmosphère sans perte d’énergie. Mais comme un faisceau de micro-ondes s’élargit sur de grandes distances et que l’émetteur serait situé très haut, il faudrait construire une station de réception au sol assez grande, et donc coûteuse, probablement de plus d’un kilomètre carré. Le réseau en orbite serait également important, l’ensemble pouvant peser des milliers de tonnes, soit bien plus que la Station spatiale internationale.
Mais les chercheurs envisagent également d’autres conceptions. Par exemple, ils pourraient déployer trois ou plusieurs réseaux plus petits sur une orbite terrestre moyenne. Au lieu de fonctionner à un point fixe dans le ciel, comme le ferait un seul satellite géosynchrone, ils formeraient un relais. Chaque fois qu’un réseau se mettrait hors de portée de transmission, un autre prendrait sa place et continuerait à envoyer de l’énergie. Cela pourrait permettre d’obtenir une énergie solaire presque uniforme et prévisible, recueillie en de multiples endroits au sol. Selon Sergio Pellegrino, codirecteur du projet Space Solar Power de l’Institut de technologie de Californie, qui est complémentaire de Solaris, il serait également possible d’utiliser des récepteurs plus petits, étant donné que les réseaux seraient plus proches de la Terre.
