Le regain d'intérêt pour les centrales solaires orbitales

Le regain d’intérêt pour les centrales solaires orbitales

Le concept de centrale solaire n’est pas nouveau, il faut même remonter à la fin des années 60 pour en observer le premier concept. A l’époque l’objectif était de permettre l’accès à une énergie propre, qui plus est dans le contexte du choc pétrolier des années 70. Cependant, les contraintes d’assemblage, de maintenance, et de coût ont rapidement mis un frein aux différents projets de l’époque. Aujourd’hui les importantes avancées technologiques, le coût d’accès à l’espace bien plus faible qu’il y a 50 ans, et le souhait des différents pays d’avoir une certaine autonomie énergétique, provenant de sources variées et durables, semble avoir relancé la dynamique des centrales solaires orbitales. Du moins, c’est ce que le nombre croissant de programmes semble indiquer.

Les pionniers dans le domaine sont les Etats-Unis et la Chine, cette dernière annonçant une station opérationnelle avant 2030. D’autres initiatives prometteuses proviennent notamment du Japon, du Royaume-Uni, et plus largement de l’Europe avec une volonté d’avoir des stations en orbite d’ici 2040-2050.

  • Aux Etats-Unis, l’US Air Force et le Naval Research Laboratory (NRL), à l’aide de la navette robotique X-37B, réalise des expérimentations en orbites basse (environ 400 km) afin de tester la captation d’énergie solaire et la convertir en énergie électrique à courant continu dans l’espace. Le test de la transmission du courant vers la Terre devrait être expérimenté par le Air Force Research Laboratory (AFRL) en 2025. Northrop Grumman, partenaire du AFRL, a reçu un financement de 100 millions USD afin de réaliser ce test.
  • En Chine, l’équipe du « Daily Project », dirigée par Duan Baoyan de l’université de Xidian dans la province de Shaanxi, a déclaré que le groupe s’est fixé comme objectif d’avoir une centrale solaire dans l’espace en 2028. Les essais à Xidian ont été réalisés à l’aide d’une structure en acier de 75 mètres de haut construite sur le campus de l’université.
  • Au Royaume-Uni, l’engagement du gouvernement pour le Net Zero a conduit au lancement, en début d’année 2022, de la Space Energy Initiative, regroupant le gouvernement avec des organismes de recherche et des industriels. Leur objectif est d’avoir un premier démonstrateur de centrale solaire en orbite basse d’ici 2030 et un premier système opérationnel d’ici 2040. Le design britannique apporterait une puissance de 2GW au réseau.
  • En Europe, l’ESA a lancé un appel aux nouvelles idées concernant les SPS (Space-based Solar Power Station). Fin 2021, 85 idées ont été proposées, 16 ont été sélectionnées et vont recevoir un financement.
  • Au Japon, la Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) a annoncé en 2014 une roadmap technologique visant à construire des centrales solaires orbitales d’une capacité combinée de 1 GW d’ici 2030. La JAXA vise une centrale complètement opérationnelle d’ici 2050. En parallèle, la société Japan Space Systems a annoncé la mise en orbite d’un démonstrateur en 2025.

Un intérêt accru au cours des 10 dernières années

Le nombre de publications scientifiques, ainsi que les dépôts de brevets ont fortement augmenté à partir du début des années 2010. Cela est bien en cohérence avec la volonté annoncée des différentes entités internationales de mettre en orbite ces stations solaires orbitales.

schéma 1

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Un défi technologique

Centrales solaires orbitales - micro-ondes et lasers

Pour une centrale solaire orbitale (CSO ou SPS pour Space-based solar Power Station), la transmission de l’énergie solaire captée dans l’espace reste un défi technologique. Deux approches coexistent et présentent des enjeux technico-économiques et réglementaires encore majeurs.

Un sujet d’innovation à suivre de près

Malgré un avancement des projets actuels encore limité, ainsi qu’un nombre de publications et de brevets sur le sujet encore relativement faibles, les enjeux liés à l’énergie sont en forte croissance.

L’innovation technologique en matière d’énergie va jouer un rôle crucial dans l’atteinte des objectifs de neutralité carbone à l’horizon 2050, ainsi que dans  le renforcement de la souveraineté énergétique des Etats.


A propos de l’auteur, 

Alexis, Consultant au sein de l’équipe Chimie et Matériaux d’Alcimed en France

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