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Le Japon prévoit de lancer un prototype de centrale solaire spatiale d’ici 2025

Valisoa Rasolofo & J. Paiano·20 avril 202

Le Japon prévoit de lancer une centrale solaire en orbite terrestre basse pour transmettre de l’énergie vers la Terre d’ici 2025. Le premier prototype de démonstration pèsera environ 180 kg et transmettra environ 1 kilowatt de puissance énergétique, soit de quoi alimenter un appareil électroménager. Il s’agit d’une première étape vers une production à plus grande échelle visant à réduire considérablement la dépendance aux énergies fossiles.

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Un rapport coût/rentabilité qui fait débat

Conçu dans le cadre du projet Ohisama, le dispositif du Japan Space Systems consiste en un petit satellite de 180 kilogrammes qui orbitera à 400 kilomètres d’altitude. Il sera équipé d’un panneau photovoltaïque de 2 mètres carrés qui chargera une batterie intégrée. L’énergie accumulée sera ensuite convertie en micro-ondes puis envoyée vers une antenne de réception sur Terre. Étant donné que le satellite se déplacera à grande vitesse (28 000 km/h), les éléments de l’antenne de réception seront répartis sur une distance de 40 kilomètres et espacés de 5 kilomètres.

Cependant, il est important de noter qu’il ne s’agit que d’un prototype de démonstration, qui ne permettra d’envoyer qu’un kilowatt de puissance énergétique, soit de quoi alimenter un petit lave-vaisselle ou une bouilloire pendant une heure. En outre, « la transmission ne prendra que quelques minutes, mais une fois la batterie vide, il faudra plusieurs jours pour la recharger », a précisé Koichi Ijichi, conseiller au Japan Space Systems, lors de la présentation de la feuille de route du projet à la Conférence internationale sur l’énergie spatiale à Londres.

D’autre part, les chercheurs ont déjà réalisé une première démonstration de la transmission sans fil d’énergie solaire à partir d’une source stationnaire placée au sol. Et en décembre de cette année, ils prévoient d’effectuer la transmission depuis un avion, en y installant un panneau solaire identique à celui qui équipera le satellite. L’avion transmettra de l’énergie sur une distance de 5 à 7 kilomètres, par rapport à l’antenne de réception au sol.

Par ailleurs, selon les administrateurs, les avancées en matière de cellules photovoltaïques (telles que les cellules solaires flexibles) permettraient d’étendre ce type de technologie à des échelles commercialement viables. Dans cette vision, un projet gouvernemental connexe prévoit de lancer des satellites équipés de panneaux solaires géants de 2 kilomètres carrés qui pourraient générer jusqu’à 10 fois plus d’énergie que les panneaux au sol. Chaque satellite pourrait ainsi produire mensuellement l’équivalent de la production quotidienne d’une centrale nucléaire. La mise à disposition future de la fusée Starship de SpaceX pourrait en outre faciliter les installations.

Toutefois, le véritable potentiel de l’énergie solaire spatiale fait débat. D’après un récent rapport de la NASA, les investissements nécessaires à la construction et au lancement des centrales spatiales seraient trop élevés par rapport à la quantité d’énergie produite, ce qui remet en question leur rentabilité. En vue des capitaux engagés, l’énergie produite pourrait coûter environ 0,61 dollar le kilowattheure, contre 0,5 dollar pour l’énergie solaire terrestre. D’un autre côté, les émissions carbone générées par les fusées nécessaires à leur lancement les rendent beaucoup moins respectueuses de l’environnement qu’on pourrait le penser. En effet, 68 vaisseaux seraient nécessaires pour mettre en orbite une centrale pouvant produire un gigawatt d’électricité.

Néanmoins, d’autres centres de recherche et agences spatiales telles que l’Agence spatiale européenne (ESA) et l’US Air Force travaillent actuellement sur différentes stratégies pour la faisabilité des centrales solaires spatiales.

European Space Agency mulling feasibility of space-based solar power
The European Space Agency (ESA) is collaborating with policymakers, energy suppliers, and space companies under the Solaris initiative to assess the feasibility of space-based solar power. A decision on the viability of the project is expected by the end of 2025.

APRIL 17, 2024 PATRICK JOWETT

The ESA has shared project details for an initiative designed to harvest the sun’s energy in space before wirelessly transmitting it to receiving stations on Earth.

The Solaris initiative plans to beam down energy from orbit to back up weather-dependent renewables. ESA said it is investigating the feasibility of developing the project alongside policymakers, energy suppliers and space companies. It aims to make an informed decision by the end of 2025 on how to proceed with a development program.

ESA said the uninterrupted nature and scalable potential of space-based solar power could offer a solution to current and future energy challenges.

“The threat of the climate of crisis demands that we work together to explore alternative technologies to achieve carbon neutrality – and, if implemented, space-based solar power could play an integral role in addressing this energy challenge, beginning as early as the 2030s,” said Sanjay Vijendran ESA’s Solaris lead.

Vijendran, who is set to present Solaris at the International Conference on Energy from Space in London this week, said that the physics behind the space-based solar power system is already implemented in telecommunications, where satellites beam small amounts of energy in the form of radio-frequency waves from orbit to a receiving ground station.

“The difference with space-based solar power is that the amount of energy transmitted and successfully collected would need to be far larger to make the venture viable – this presents many technological hurdles to be overcome,” said Vijendran.

The Solaris project is currently investigating a secondary concept that would use large mirrors deployed in space to reflect sunlight down through the atmosphere to existing terrestrial solar farms. The ESA said that this could serve as a forerunner to radio-frequency solar power satellites.

ESA said the reflector design “poses fewer technical challenges” than the radio-frequency concept, meaning it could be implemented earlier to test technologies that are eventually used in radio-frequency solar power constellations.

The agency’s future work will address the potential challenges of space-based solar power, which will likely include the anticipated scale of both the solar farms in space and the receiving stations on the ground.

“The challenges associated with space-based solar power are looking more surmountable than ever, thanks to low-cost reuseable launch systems, and advances in robotics, in-orbit servicing technologies and wireless power transmission,” said Vijendran.

In late 2022, UK-based engineering solution firm IECL began developing a project to generate solar power in space for terrestrial energy needs. In early 2023, the California Institute of Technology launched a small craft into orbit to test the efficacy of space-based solar power. pv magazine usa reported on its progress in June 2023.

Avec les menaces qui planent actuellement sur l'approvisionnement énergétique, et plus globalement l'objectif de transition vers des sources d'énergie renouvelable, plusieurs pays se tournent vers le ciel avec l'idée d'y installer des panneaux solaires spatiaux.

Centrale solaire spatiale : la Chine fait la course en tête.

Bruno CLAESSENS 4 Août 2020

Pour faire face à ses défis énergétiques colossaux, la Chine envisage de construire une première centrale photovoltaïque dans l’espace dès 2035

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The Race To Construct The First Solar Space Station

By Tsvetana Paraskova - Dec 02, 2019

China aims to turn the dream of science fiction writer Isaac Asimov into reality by building a solar power station in space by 2035, according to Chinese researchers.

Scientists at the China Academy of Space Technology (CAST) plan to build a solar power station in space that would capture solar energy from the Sun and beam it wirelessly to the Earth via lasers or microwaves, China’s news agency Xinhua reported on Monday.
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Si la Chine n’a pas détaillé combien elle comptait dépenser pour sa station solaire orbitale, les estimations de John Mankins font tourner la tête. Il évoque 150 millions de dollars (133 millions d’euros) par pièce pour les essais, et pas moins de 10 milliards de dollars (presque 9 milliards d’euros) par satellite. Sachant qu’il en faut plusieurs milliers, la facture risque d’être salée !

La Chine veut être le premier pays du monde à placer une centrale solaire en orbite

Rémi Amalvy Usine Nouvelle le 11/03/2019

La Chine prévoit d'envoyer une centrale solaire en orbite d'ici 2050. Si elle y parvient, elle deviendra le premier pays à réaliser une telle prouesse. Mais divers détails doivent encore être réglés, comme la réduction du coût de production de la centrale et le poids des satellites.

Dans la course à la production d’énergie renouvelable de masse, les centrales solaires photovoltaïques font partie des solutions les plus populaires. La seule condition étant d’avoir du soleil. La Chine, qui possède déjà plusieurs immenses installations sur son territoire, serait sur le point d’outrepasser cette limitation.

D’ici 2050, le pays prévoit de placer en orbite une station exclusivement composée de panneaux solaires. Dans l’espace, pas de nuages, de saisons et de cycles jour/nuit. Le soleil brille sans interruption. De quoi produire de l’électricité en continu. Si elle atteint son objectif, la Chine deviendra la première nation à réaliser cette prouesse.

Avant d’en arriver là, il lui faut déjà développer la technologie qui permettra de capter l’énergie solaire pour la transférer sur terre, puis envoyer cette technologie outre-atmosphère. Une tâche complexe qui prendra du temps. Selon le quotidien d’État China Daily, un site d’essai, qui servira à déterminer la meilleure manière d’y arriver, est actuellement en construction dans la ville de Chongqing, dans le sud-ouest du pays.

Une idée qui a 40 ans

L’idée de capter les rayons du soleil depuis l’espace n’est pas nouvelle. Elle date en fait des années 1970, mais les limitations de l’époque ont empêché toute avancée. De nos jours, le développement de la transmission sans-fil et l’optimisation de la productivité des panneaux solaires permettent d’envisager à nouveau la création de centrales spatiales.

L’augmentation importante de la population mondiale pourrait également être un des facteurs de regain d’intérêt de cette production illimitée d’énergie. Avec la barre des 9 milliards d’habitants atteints d’ici 2050, les pays surpeuplés et ceux ne bénéficiant pas d’un ensoleillement important risquent d’avoir rapidement besoin de ce type de technologie.

Pour l’instant, la Chine n’a pas communiqué de détails techniques à propos de son projet. Interrogé par NBC, John Mankins, ancien physicien de la NASA spécialiste du sujet, explique qu’une manière de capter les rayons du soleil consisterait à envoyer des milliers de "satellites solaires", liés pour former un genre de superstructure conique, placée en orbite géostationnaire.

Des chiffres vertigineux

L’énergie récupérée par les panneaux serait envoyée en micro-ondes à des récepteurs sur terre, installés vers des zones peu habitées (zones agricoles, lacs, déserts…). Une installation de ce type pourrait générer environ 2 000 gigawatts. A titre de comparaison, les plus grosses centrales solaires, en Inde et en Chine, produisent entre 1,3 et 1,6 gigawatts. Mais pour y arriver, il faut encore régler quelques détails. La question de la réduction du poids des panneaux solaires, encore trop lourds pour être envoyés facilement dans l’espace (comptez environ 20 kg le mètre carré), en fait partie.

Si la Chine n’a pas détaillé combien elle comptait dépenser pour sa station solaire orbitale, les estimations de John Mankins font tourner la tête. Il évoque 150 millions de dollars (133 millions d’euros) par pièce pour les essais, et pas moins de 10 milliards de dollars (presque 9 milliards d’euros) par satellite. Sachant qu’il en faut plusieurs milliers, la facture risque d’être salée !

China Plans To Build Space Solar Station

By Tsvetana Paraskova - Feb 15, 2019

Chinese scientists have revealed plans to build and launch in orbit a space solar station that could capture the Sun’s rays 24/7, Chinese media report.

China has already started to build an early experimental space power plant in the city of Chongqing, The Sydney Morning Herald reported, citing an article in China’s Science and Technology Daily.

The space solar station, planned to orbit the Earth at 36,000 kilometers (22,370 miles) could provide “an inexhaustible source of clean energy for humans,” according to Pang Zhihao, a researcher at the China Academy of Space Technology Corporation.

Such solar power technology could supply reliable energy 99 percent of the time and have six times the intensity of the solar farms that work on the earth, the scientist says.

China will start by launching small solar stations between 2021 and 2025, while a possible next step would be a Megawatt-level station planned to be built in 2030.

The energy from the space solar station would be converted into a microwave or laser beam that would be sent to the earth.

However, the project has two major hurdles to overcome in order to become a practical solution. One is the weight of a space solar station, expected to be more than two times the weight of the International Space Station. The other is the safety impact of laser or microwave beams sent to the earth.

China is not the only country studying the potential of harnessing the power of the Sun in space.

Caltech for example has its Space Solar Power Project, which has researched the use of ultralight, foldable, 2D integrated elements, Caltech has developed a prototype which collects sunlight, converts it to RF electrical power, then wirelessly transmit that power in a steerable beam.

According to Caltech’s research, “Collecting solar power in space and transmitting the energy wirelessly to Earth through microwaves enables terrestrial power availability unaffected by weather or time of day. Solar power could be continuously available anywhere on earth.”

Raminagrobis a écrit :Surtout, ils ne disent pas quel est le rendement de ce transfert d'énergie.

Live Japon: transmission d'électricité par micro-ondes, ça marche

.....Même si le rendement de ce type de technologie plafonne encore à 10% environ, il est en théorie possible d'espérer l'élever à 40%, selon les experts du secteur.
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