Les humains sont sur le point de commencer à récolter l'énergie solaire de l'espace

Des chercheurs du California Institute of Technology ont marqué l'histoire des énergies renouvelables en envoyant des panneaux solaires dans l'espace pour collecter l'énergie solaire depuis l'orbite, a rapporté Newsweek sur son site Internet le 5 janvier.

Le 3 janvier, les chercheurs de Caltech ont lancé avec succès le Space Solar Power Demonstrator (SSPD). Il s'agit d'un prototype de vaisseau spatial qui collecte l'énergie solaire indépendamment de l'atmosphère et du cycle diurne. Le vaisseau spatial utilisera la transmission sans fil pour renvoyer l'énergie solaire vers la Terre.

Les panneaux solaires sur Terre utilisent l'effet photovoltaïque pour convertir directement la lumière du soleil en électricité. Dans ce cas, les photons frappent une cellule photovoltaïque au silicium, provoquant l'expulsion des électrons des atomes, générant ainsi un courant électrique. L'énergie peut également être récoltée à partir de la lumière du soleil à l'aide de la technologie solaire thermique à concentration (CSP), qui utilise des miroirs ou des lentilles pour recueillir la lumière du soleil et lui permettre d'être convertie en chaleur, produisant finalement de la vapeur à haute température qui est convertie en électricité via des turbogénérateurs.

En 2021, l'énergie solaire représentera 4 % de la production mondiale d'électricité.

Cependant, un inconvénient majeur de l'énergie solaire sur Terre est qu'elle ne peut collecter de l'énergie que pendant la journée et que l'efficacité de la production d'électricité est affectée par les saisons et la couverture nuageuse. Ces problèmes peuvent être évités dans l'espace.

Le SSPD se compose de trois composants, dont chacun fera l'objet d'une expérience distincte. La première expérience est l'expérience composite ultralégère déployable en orbite (DOLCE), qui testera le déploiement d'un vaisseau spatial modulaire, une structure carrée de 6 pieds (1,83 m) qui testera les mécanismes nécessaires pour éventuellement libérer un groupe de classe d'un kilomètre vaisseau spatial. La deuxième expérience est ALBA, qui testera laquelle des 32 types de cellules photovoltaïques différentes est la plus efficace dans l'espace. La dernière expérience est l'expérience MAPLE (Microwave Array for Power Transfer in Low Orbit Experiment), qui testera l'utilisation des micro-ondes pour transférer de l'énergie.

Cependant, il y a un certain nombre d'étapes importantes à franchir pour que cette technologie émergente soit opérationnelle.

Kevin Trenberth, climatologue et éminent chercheur au Centre national de recherche atmosphérique, a déclaré aux journalistes : "Le plus grand défi, à mon avis, est de transmettre l'énergie solaire vers la Terre sans pertes énormes ni autres problèmes pendant cette période (comme le colonne lumineuse solaire tombant en dehors de sa zone prévue)."

Cela ne devrait pas être un problème dans l'espace, où il n'y a pas d'air", a-t-il déclaré. Mais la diffusion peut se produire chaque fois qu'elle est affectée par des atomes atmosphériques (atomes chargés dans l'ionosphère) et des molécules."

Selon Trenberth, les problèmes les plus graves sont probablement causés par la vapeur d'eau, qui absorbe la lumière du soleil et produit de la chaleur localisée. Cela affaiblit le transfert d'énergie et son efficacité.

Certaines régions de la Terre, comme les régions subtropicales, ont moins de vapeur d'eau et pourraient fournir une sorte de fenêtre », dit-il. Mais je ne sais pas comment cibler et utiliser efficacement ces fenêtres sur une Terre en rotation. Maintenant, ce problème peut être évité dans une certaine mesure en convertissant l'énergie solaire en énergie micro-ondes, qui peut être transmise à travers l'atmosphère relativement facilement à moins qu'elle ne soit affectée par des gouttes de pluie ou des particules.Sur Terre, les tours micro-ondes sont utilisées pour émettre de l'énergie sur une plage d'environ 10 miles (environ 16 kilomètres), plutôt que des centaines de miles."

Il a dit : "Un gros problème est que l'énergie solaire se répand dans toutes les directions plutôt que de se rassembler. Une meilleure agrégation pourrait être obtenue en utilisant d'énormes antennes, mais même cela nécessiterait d'énormes récepteurs."

Même si cette technologie s'avère efficace, certains ne pensent pas qu'elle sera adoptée.

Thomas White, scientifique spécialisé dans les cellules solaires et professeur associé à l'Université de Sydney en Australie, a déclaré aux journalistes : "J'ai du mal à imaginer comment cette approche pourrait concurrencer l'énergie photovoltaïque sur la planète, même lorsque le coût du stockage est pris en compte pour fournir un approvisionnement de 24- heures."

Il a déclaré: "Bien qu'il existe des scénarios très optimistes pour le développement technologique futur, (une récente analyse coûts-avantages commandée par l'Agence spatiale européenne) suggère que son coût actualisé potentiel de l'électricité (LCOE) se situera entre 3,8 et 10,6 centimes d'euro par kWh d'ici 2045. Le LCOE actuel pour le PV sur la planète est déjà d'environ 3 centimes d'euro par kWh et diminue d'année en année, il sera donc bien en dessous de ce prix d'ici 2045. Le coût du stockage de l'énergie baisse également rapidement.

Si les cellules solaires spatiales réussissent, a déclaré White, elles devront rivaliser avec les technologies existantes, qui sont déjà bien comprises et éprouvées sur le terrain comme l'un des moyens les moins chers de produire de l'électricité et sont sur une voie très prévisible pour réduire les coûts.