Révolution énergétique : un satellite renvoie de l’énergie solaire sur Terre depuis l’espace

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Intérieur du satellite utilisé pour transmettre l’énergie solaire. | SSPP
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Dans le contexte climatique et énergique actuel, la recherche de solutions durables est un enjeu mondial. Récemment, des scientifiques ont réussi à transmettre de l’énergie solaire collectée en orbite vers la surface de la Terre, ouvrant la voie à une nouvelle ère de production d’énergie renouvelable. Cette prouesse pourrait révolutionner la manière dont nous produisons et consommons l’énergie solaire et démocratiser son accès.

L’énergie solaire est une source d’énergie renouvelable clé dans la lutte contre le changement climatique. Cependant, elle est confrontée à des défis tels que l’intermittence due aux cycles jour-nuit et aux conditions météorologiques, la nécessité d’infrastructures de stockage d’énergie efficaces, et le coût initial élevé des installations. Malgré cela, son potentiel est immense, en particulier pour les régions éloignées et hors réseau, et elle joue un rôle crucial dans la transition vers une économie à faibles émissions de carbone.

Récemment, des scientifiques du California Institute of Technology (Caltech) ont franchi une étape majeure qui pourrait révolutionner notre façon de produire et de consommer l’énergie solaire. En parvenant à transmettre de l’énergie solaire collectée en orbite vers la surface de la Terre, ils ouvrent la voie à une nouvelle ère d’énergie renouvelable ininterrompue, accessible partout et à tout moment. Cette avancée technologique est le résultat du projet Space Solar Power Project (SSPP).

Une invitation à rêver, prête à être portée.

Un projet ambitieux

Le Space Solar Power Project (SSPP) est une initiative de Caltech qui vise à récolter l’énergie solaire dans l’espace, où elle est constamment disponible, et à la transmettre sans fil à la surface de la Terre. Pour ce faire, le SSPP a développé un prototype appelé Space Solar Power Demonstrator (SSPD-1), lancé en orbite en janvier dans le but de tester la technologie. L’un des éléments clés de ce prototype est le Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment (MAPLE), un réseau de transmetteurs de puissance micro-ondes légers et flexibles.

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Photo prise depuis l’espace de l’intérieur de MAPLE, avec le réseau de transmission à droite et les récepteurs à gauche. © SSPP

Ces transmetteurs sont alimentés par des panneaux solaires sur le SSPD-1, puis ils convertissent cette énergie solaire en micro-ondes. En plus de transmettre de l’énergie à des récepteurs dans l’espace, l’équipe de Caltech a réussi à envoyer de l’énergie jusqu’à la surface de la Terre, en utilisant des techniques d’interférence constructive et destructive, ainsi que des contrôles de synchronisation précis pour concentrer et diriger ces micro-ondes vers la Terre.

Il faut savoir, d’une part, que l’interférence (constructive et destructive) est un concept de la physique des ondes permettant de concentrer les ondes. Lorsque deux ondes se rencontrent, elles peuvent s’ajouter l’une à l’autre (interférence constructive) ou se soustraire l’une de l’autre (interférence destructive). D’autre part, les contrôles de synchronisation signifient simplement que les chercheurs s’assurent que les ondes émises par les transmetteurs se rencontrent de la bonne manière pour concentrer l’énergie vers la cible.

D’ailleurs, une fois que les micro-ondes atteignent la Terre, elles sont captées par un récepteur situé sur le toit d’un bâtiment du campus de Caltech, qui convertit l’énergie des micro-ondes en électricité utilisable. De cette façon, l’énergie solaire collectée en orbite peut être utilisée sur Terre.

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Puissance de détection de MAPLE sur le toit du Laboratoire Moore. © Ali Hajimiri

La mise à l’échelle de cette technologie permettrait de pallier les principaux inconvénients actuels de l’énergie solaire terrestre, à savoir la météo et le cycle jour-nuit. Au-dessus des nuages et libéré des cycles terrestres, un panneau solaire dans l’espace pourrait avoir un accès presque ininterrompu aux rayons du soleil.

Démocratiser l’accès à l’énergie tout en préservant la Terre

La suite du projet SSPP envisage une constellation de vaisseaux spatiaux modulaires pouvant collecter la lumière du soleil, la transformer en électricité, puis la convertir en micro-ondes qui seraient transmises sans fil sur de longues distances vers l’endroit où elles sont nécessaires. Cela inclut des endroits qui n’ont actuellement pas accès à une source d’énergie fiable.

Ainsi, en plus de fournir une source d’énergie renouvelable presque illimitée, cette technologie pourrait également démocratiser l’accès à l’électricité. En effet, aucune infrastructure de transmission d’énergie ne serait nécessaire sur le sol pour recevoir cette énergie, permettant potentiellement d’envoyer de l’énergie vers des régions éloignées et des zones dévastées par la guerre ou les catastrophes naturelles.

Le président de Caltech, Thomas F. Rosenbaum, dans un communiqué, salue le travail de l’équipe du SSPP et l’impact potentiel de leur recherche : « La transition vers les énergies renouvelables, essentielle pour l’avenir du monde, est aujourd’hui limitée par les défis de stockage et de transmission de l’énergie ».

La démonstration de la transmission d’énergie sans fil dans l’espace à l’aide de structures légères est une étape importante vers l’énergie solaire spatiale et son accès global. Les panneaux solaires sont déjà utilisés dans l’espace pour alimenter la Station spatiale internationale, par exemple, mais pour lancer et déployer des réseaux assez grands pour fournir de l’énergie à la Terre, le SSPP doit concevoir et créer des systèmes de transfert d’énergie solaire qui sont ultra-légers, bon marché et flexibles. Cette avancée pourrait constituer le premier pas vers un monde alimenté par une énergie renouvelable ininterrompue.

VIDÉO : Fonctionnement du projet SSPP. © Caltech

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