Energie : le Solaire Spatial

Et pourquoi ne pas envisager une production d’énergie à partir du photovoltaïque mais par une centrale solaire spatiale ?…

C’est le projet très ambitieux mais tout à fait sérieux présenté par l’agence japonaise Jaxa, ainsi que ses partenaires industriels Mitsubishi et IHI. En effet, chaque année, le soleil nous offre généreusement 7 700 fois les besoins énergétiques de la population mondiale avec un potentiel immense car le gisement dans l’espace est sept fois supérieur à celui exploité sur terre. Avec une puissance de 1 371 W/m², contre 200 W/m² en moyenne au sol, l’agence japonaise, d’ici 2030, compte bien mettre en orbite un gigantesque vaisseau doté d’une surface de cellules photovoltaïque de 4 000 m² soit une voilure 1 600 fois supérieure à celle de la station spatiale internationale. Ce majestueux vaisseau solaire déploierait ainsi ses voiles incrustées de millions de cellules photovoltaïques, pouvant capter de cette façon la gracieusement puissance du soleil pour la transmettre jusqu’à la Terre grâce à une batterie de télescopes pointant en direction de la Terre, à 36 000 Km de là, permettant ainsi de fournir aux « terriens », une puissance d’un Gigawatt, soit à peu près l’équivalent d’un réacteur nucléaire moyen.

Et cette agence japonaise n’est pas la seule à s’intéresser à l’avenir du solaire photovoltaïque spatial. En effet, l’énergie spatiale intéresse désormais beaucoup de monde étant donné que le pétrole bon marché appartiendra bientôt au passé, que le nucléaire produit de plus en plus de déchets toxiques et n’est pas assimilé à une énergie renouvelable puisqu’il a besoin, pour fonctionner, de matières radioactives tels que l’Uranium, puisé dans les ressources terrestre. De plus, le charbon émet beaucoup de CO2, ce qui est contraire avec la politique de développement durable et de protection de l’environnement menée au jour d’aujourd’hui. Enfin, les éoliennes et le solaire photovoltaïque installé au sol, n’offrent qu’une électricité intermittente qu’on ne sait pas stocker. Effectivement, l’énergie peut être produite, utilisée mais impossible a stocké de façon permanente. Or cette source d’énergie est inépuisable et c’est dans ce secteur que les gouvernements portent leurs espoirs.

Mais pourquoi l’énergie photovoltaïque spatiale serait si avantageuse niveau rendement de production ?

La Terre est entourée par une épaisse couche de nuages ainsi que par son atmosphère, indispensable à la préservation de la vie. Cependant, cette couche « compacte de fluides » absorbe les rayons du soleil, diminuant ainsi le rendement des panneaux solaires photovoltaïques. De plus, les panneaux solaires seraient placés en orbite géostationnaire ce qui diminuerait l’ombre de la Terre qui ne les masquerait que lors des équinoxes. L’énergie deviendrait alors disponible en permanence et les rendements des panneaux photovoltaïques seraient doublés. On pourrait alors se demander si ce projet ne serait pas trop compliqué à lancer, dans tous les sens du terme… Et la réponse est non, du moins, sur l’aspect des connaissances physiques. Cela reviendrait à mettre en orbite un « gros satellite ». C’est dans la transmission de cette énergie vers le sol que les choses se compliquent…

Effectivement, les ingénieurs et chercheurs émettraient alors 2 hypothèses :

• La première consiste à convertir l’énergie du soleil en ondes radio (d’une longueur d’onde à peu près équivalente à celle d’un four à micro-ondes), qui sont ensuite collectées au sol par un réseau d’antennes. L’intérêt primordial de cette solution est que ces ondes radios sont capables de traverser les nuages, permettant ainsi d’alimenter toutes les régions du monde. Mais plus la longueur d’onde est grande et plus l’antenne émettrice doit l’être aussi pour focaliser le rayon. Cela signifie qu’il faut une antenne de 1 Km de diamètre en orbite pour une surface au sol de 10 km de diamètre !
• La seconde se fonde sur un faisceau laser choisi dans une longueur d’onde infrarouge (environ 1,5 micromètres), sans danger pour la vision. Ainsi, avec une longueur d’onde 100 000 fois plus petite, le laser n’exige pas d’antennes démesurées cependant, la réalisation d’un faisceau d’une puissance supérieure au Kilowatts, dans le domaine du spatial, reste à prouver. Sur le plan optique, les scientifiques ont démontré, avec le télescope Herschel lancé en 2009, qu’ils pouvaient focaliser un rayon grâce à des miroirs de 3,5 m de diamètres placés en orbites. Pour le transformer la lumière du laser en électricité au niveau du sol, il suffirait d’installer des panneaux photovoltaïques. Mais le laser souffre d’un défaut majeur. En effet, sa lumière n’est pas capable de percer les nuages. Il faudrait donc installer les stations de réception dans des régions très ensoleillées.

Reste maintenant la barrière du coût qui n’est pas négligeable du tout et bien plus difficile à franchir. Avec un coût de lancement en orbite géostationnaire à environ 4 euros du gramme, le lancement d’une centrale solaire spatiale de 10 000 tonnes reviendrait à 40 milliards d’euros, auxquels il ne faut pas oublier d’ajouter le prix de la station ! En outre, lancer 10 000 tonnes requiert d’envoyer un millier de fusées Ariane V, engin le plus puissant disponible, en deux ans. Or, en 2009, 7 fusées de ce type ont été lancées… Le solaire spatial reste donc hors de prix et hors de portée et il faudrait pour cela tout repenser à l’échelle industrielle, comme cela a été fait pour l’informatique en passant des gros ordinateurs centralisés au PC bien plus petits que leurs ancêtres.

Voilà un projet ayant de quoi nous laisser la tête dans les étoiles. Rendez-vous dans une vingtaine d’année pour la suite de ce défi à grande échelle…