L’énergie solaire a toujours été une partie importante de l’énergie propre humaine. Nous avons posé de nombreux panneaux collecteurs de lumière solaire sur le champ solaire, et de nombreuses personnes utilisent des décorations de toit rectangulaires pour alimenter leurs maisons.
Mais cette merveilleuse alimentation a une mise en garde. Les panneaux solaires ne peuvent pas collecter d'énergie la nuit. Afin de fonctionner avec une efficacité maximale, ils ont besoin d’autant de soleil que possible. Par conséquent, afin de maximiser les performances de ces capteurs solaires, les chercheurs développent un plan pour les envoyer dans un endroit où le soleil ne se couche jamais : l’espace.
Théoriquement, si une pile de panneaux solaires est envoyée en orbite, ils peuvent absorber la lumière du soleil et stocker de grandes quantités d’électricité, même pendant les jours les plus brumeux et les nuits les plus sombres. Si cette énergie est transmise sans fil à la Terre, notre planète peut respirer une énergie propre et renouvelable 24h/24 et 7j/7.
Dans le contexte d’une crise climatique qui s’aggrave, le succès de l’énergie solaire spatiale pourrait être plus important que jamais. Alors que les dirigeants du monde se réunissent à Glasgow, en Écosse, pour participer au sommet COP26, les conditions climatiques sont désormais au centre de l’attention. Le sommet a été qualifié de « meilleure dernière chance au monde » pour contrôler la crise.
CNET Science met en évidence certaines stratégies futures visant à aider les pays à réduire les émissions de carbone humaines. Les technologies de nouvelle génération comme l’énergie solaire spatiale ne peuvent pas résoudre nos problèmes climatiques – nous devons encore rapidement décarboner notre système énergétique – mais l’innovation verte peut aider à atteindre l’objectif de l’Accord de Paris : limiter le réchauffement climatique à un niveau bien inférieur. de ce siècle, degrés Celsius (3,6 degrés Fahrenheit).
Depuis des décennies, l’énergie solaire spatiale occupe l’esprit des fans de science-fiction et des scientifiques.
Au début des années 1900, le scientifique et mathématicien russe Konstantin Tsiolkovsky (Konstantin Tsiolkovsky) introduisait progressivement une série de conceptions futuristes envisageant la technologie humaine au-delà de la Terre. Il est chargé d'invoquer des éléments tels que des ascenseurs spatiaux, des fusées orientables et de l'énergie solaire spatiale, vous l'aurez deviné.
Depuis que les Bell Labs ont inventé le premier « panneau solaire » en béton dans les années 1950, des scientifiques internationaux ont travaillé dur pour faire du fantasme de science-fiction de Tsiolkovsky une réalité. Parmi eux figurent des chercheurs japonais, l’armée américaine et l’équipe qui dirige le projet d’énergie solaire spatiale au California Institute of Technology.
Michael Kelzenberg, chercheur principal du projet, a déclaré que l'énergie solaire spatiale 'a été largement étudiée à la fin des années 1960 et dans les années 1970, un peu comme à l'apogée du programme Apollo'.
Malheureusement, en raison du poids et du volume du matériau, la technologie de cette époque n’était pas suffisamment avancée pour réaliser cet exploit de manière économique et efficace. Sans se ruiner, il est très difficile d’envoyer des panneaux solaires classiques dans l’espace via des fusées.
La caractéristique unique et déterminante de la méthode Caltech est sa concentration sur la réduction de la masse des composants d'un facteur de 10 à 100', a déclaré Harry Atwater, chercheur principal du projet. 'Cela est essentiel pour réduire les coûts de fabrication et de lancement afin de rendre l'énergie solaire spatiale économique.\
L’équipe Caltech n’a pas poussé les panneaux solaires traditionnels dans l’espace, mais a plutôt préconisé un nouveau type de panneaux solaires plus légers, plus compacts et pliables. Ils ont suggéré d'envoyer un grand nombre de panneaux solaires miniatures ventilés, semblables à des tuiles, dans la voie.
Chaque tuile individuelle possède tout ce dont elle a besoin, comme la production d'énergie photovoltaïque, pour collecter l'énergie solaire. Lorsqu’ils sont connectés dans l’espace, ces petits cubes constituent essentiellement une énorme mine d’énergie renouvelable flottant autour de la Terre.
Bien que l'équipe ait travaillé sur une série de matériaux composites pour créer la structure ultralégère idéale, certains sont en réalité moins efficaces que les panneaux solaires terrestres. Mais Kelzenberg a souligné que dans l’espace, « l’efficacité » a acquis un nouveau sens.
L'augmentation de l'efficacité vient du fait qu'en les plaçant dans l'espace, ils peuvent recevoir beaucoup de lumière solaire intense, car celle-ci n'a pas besoin de traverser l'atmosphère', a-t-il déclaré. 'Ils passent également la plupart du temps au soleil 24 heures sur 24.\
Lorsque la lumière du soleil brille sur ces panneaux, ils absorbent des quantités de courant continu ou d’énergie continue. Dans le mécanisme de l'équipe, cette énergie est convertie en fréquences radio. La prochaine étape consiste à amener ce pouvoir sur terre.
Selon l’équipe, cela se produira grâce au rayonnement micro-ondes. De l'énergie radiofréquence sera émise sur notre planète, rappelant les champs solaires dans le désert. Cependant, ces zones contiendront des récepteurs dotés d'antennes pour collecter l'énergie collectée à la place des panneaux solaires habituels.
Il s’agit essentiellement d’une transmission d’énergie sans fil, ce qui est la célèbre allusion de Nikola Tesla à la fin du XIXe siècle.
Kelzenberg a déclaré que l'utilisation de ce rayonnement permet au système de fonctionner sous la pluie et le brouillard, la nuit et lors de légers orages, avec le risque d'interruption uniquement dans les pires conditions météorologiques. Cependant, une question souvent soulevée à propos des diagrammes de rayonnement sans fil est de savoir s'ils auront un effet négatif sur la végétation ou les caractéristiques du sol.
La densité de puissance reçue sur Terre est équivalente à la densité de puissance des jours ensoleillés', a-t-il expliqué. 'À cet égard, le système solaire spatial peut être conçu pour être rentable et sûr.\
Kelzenberg a déclaré qu'à titre de mesure de sécurité supplémentaire, des mesures familières peuvent être prises, telles que le blocage de la zone de réception. Les tours de téléphonie cellulaire qui utilisent des formes similaires de communication par ondes ont le même effet.
Une fois que les récepteurs sur Terre auront obtenu de l'énergie sous forme de radiofréquence, ils travailleront avec la station au sol pour la reconvertir en énergie CC, puis la convertiront en courant alternatif ou en courant alternatif et l'injecteront dans le réseau électrique, a déclaré Atwater. .
C'est un processus compliqué, mais le dernier point, l'alimentation secteur, est l'ancienne électricité conventionnelle qui charge votre iPhone via votre prise domestique et donne vie à votre ordinateur portable. Regarder.
'Notre premier vol spatial démontrant la technologie des modules solaires dans l'espace devrait désormais avoir lieu à bord d'un vaisseau spatial commercial d'ici la fin de 2022', a déclaré Atwater.
Même si l’équipe ne lancera pas de véritable accord, elle mènera une expérience pour prouver la faisabilité de ces technologies à plus petite échelle. Il s'agirait d'une forme temporaire et plus simple de l'invention. Ils enverront même des cellules solaires qui n’ont jamais vu de vide dans l’espace auparavant.
Non seulement il peut aider à alimenter les zones reculées et à équilibrer le réseau pour éviter les pannes de courant, mais il peut également fournir de l’énergie pour les opérations minières sur d’autres planètes.
'L'énergie solaire spatiale peut être déployée dans des zones reculées de la Terre où il n'y a pas de réseau électrique existant ; elle peut également générer de l'énergie de base sur la Lune ou sur Mars grâce à un système de production d'énergie orbitale similaire et la lancer à la surface', a expliqué Atwater. .
Le plus important est que les êtres humains puissent utiliser l’énergie solaire 24h/24 et 7j/7 pour générer suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins croissants de notre planète, et même remplacer l’énergie nucléaire ou le charbon. 'Contrairement aux panneaux solaires sur Terre, ils représentent une source d'énergie de base disponible en permanence', a déclaré Atwater.
Kelzenberg a ajouté : « C'est pourquoi nous pensons que cela peut jouer un rôle important dans la réalisation d'un réseau totalement neutre en carbone à l'avenir. »
Bien entendu, il reste encore un long chemin à parcourir. Même si l'expérience de l'équipe en 2022 réussit, elle doit encore prendre en compte les coûts de fabrication et les problèmes juridiques liés à l'occupation de l'espace orbital (il peut y avoir des restrictions gouvernementales). Les questions concernant l’opportunité de remplacer les réseaux électriques connus par des centrales solaires spatiales continueront également d’exister.
Je pense que nous pouvons certainement convenir que le coût d'obtention d'un panneau solaire bon marché et de son installation au sol sera bien inférieur au coût de son lancement dans l'espace', a déclaré Kelzenberg. 'Mais le véritable avantage de l'énergie solaire spatiale est la capacité de fournir de l'énergie solaire jour et nuit.\
