Les panneaux solaires bientôt sur orbite ?

L’énergie issue des rayonnements solaires est quatre fois plus importante dans l’espace qu’à la surface terrestre. C’est pourquoi les projets visant à collecter l’énergie solaire directement en orbite et à la transmettre sur terre se multiplient. Explications.

Le marché du solaire progresse considérablement depuis quelques années. On entend parler chaque semaine de nouveaux projets d’installations de centrales solaires, sur des superficies toujours plus importantes. Le bémol à cette embellie est le rendement du solaire, peu élevé. La dépendance de cette technique vis-à-vis des conditions météorologiques est aussi un facteur limitant au niveau géographique, pour l’installation de panneaux solaires et pour la régularité de la production d’électricité.Aussi, l’idée d’installer des dispositifs solaires dans l’espace émerge depuis quelques mois. En effet, lorsque le rayonnement solaire traverse notre atmosphère jusqu’à la terre, la déperdition est importante : 60 % du rayonnement émis n’atteint pas le sol terrestre.Dans le détail, 30 % est directement réfléchi vers l’espace, 20 % par les nuages, 6 % par les différentes couches de l’atmosphère et 4 % par la surface de la terre. Au final, seule une petite fraction des rayons solaires arrivent effectivement au sol, pour une puissance reçue qui dépasse rarement les 350 W/m².

Une source d’énergie infinie

Ainsi, sur terre, seulement 4 à 15 % du rayonnement solaire est converti en énergie électrique. L’attrait pour l’espace est alors compréhensible et trouve sa justification. L’énergie solaire, quatre fois plus concentrée en haute atmosphère, a l’énorme avantage d’être diffusée de façon continue. Correspondant à une puissance de 1.300 W/m², il est donc permanent, et il ne dépend ni des conditions météorologiques, ni des saisons. La NASA, qui finance des recherches depuis de nombreuses années pour tenter de mettre au point un satellite capable de collecter les rayons du soleil pour transmettre l’énergie générée à des capteurs situés sur terre. Le projet, intitulé SPS (Solar Power Satellite), utilise une immense antenne parabolique qui capte les rayons solaires, et les transmet aux capteurs terrestres sous forme de micro-ondes. Ce procédé permettrait de récupérer 5 à 10 GW/h.Côté européen, EADS a choisi une voie très différente. Concrètement, l’utilisation d’un rayon laser pour transmettre l’énergie sur terre est sérieusement envisagée. Frank Steinsiek, responsable du projet SPI (Solar Power Initiative), explique ce choix : « Le faisceau laser assure une meilleure concentration de l’énergie et évite, sur de très longues distances, des dispersions latérales souvent incontrôlables. D’autre part, il n’affecte pas les systèmes électroniques de communication ou de navigation dans le voisinage. Enfin, les effets que peut avoir une émission continue de micro-ondes sur l’atmosphère terrestre ne sont pas sans risques. »Quoi qu’il en soit, la manipulation d’un laser n’a pas que des avantages. Ainsi, le faisceau doit pointer vers les récepteurs au sol avec une extrême précision. C’est pourquoi le laser transmet des informations de reconnaissance de position, en même temps que l’énergie.

Un réflecteur de 78,5 km de diamètre !

Mais d’autres paramètres, toujours à l’étude, doivent être améliorés. Par exemple, il est nécessaire d’augmenter de façon substantielle la puissance du laser : actuellement de quelques watts, elle doit atteindre le mégawatt pour être efficace dans cette configuration d’utilisation. Ensuite, la zone géographique d’installation des récepteurs doit se trouver dans une zone dégagée (sans nuages). Les choix sont restreints, puisque seuls les pôles et l’Afrique du Nord conviennent, et ces régions ne sont pas celles où l’on a le plus besoin d’électricité.Enfin, au-delà de ces problèmes théoriques, la mise en place du générateur orbital reste un problème de taille. Et pour cause : un laser actuel de 400 watts pèse 12 tonnes. La puissance nécessaire évaluée pour le projet SPI est de 10 gigawatts, ce qui correspond à un réflecteur de 78,5 kilomètres de diamètre ! L’opération nécessiterait donc des centaines de voyages pour assembler cette gigantesque antenne, pour un coût exorbitant. Dernier point, cette taille hors normes rendrait la probabilité de collision avec un astéroïde non négligeable.