La demande d’électricité augmente tôt le matin et le soir, lorsque les panneaux solaires ne peuvent pas faire grand-chose. Mais des chercheurs écossais affirment que les lancements orbitaux sont de moins en moins chers et que les réflecteurs spatiaux géants pourraient bientôt devenir un moyen viable d’alimenter ces temps-ci.
Vous pouvez y voir une autre façon de produire de l'énergie solaire spatiale - mais au lieu de placer des panneaux photovoltaïques géants dans le ciel et d'essayer de transmettre de l'énergie à la Terre, vous suspendriez de grandes structures de miroirs en orbite et les utiliseriez pour transférer davantage d'énergie solaire au sol pour la collecte par des installations au sol.
En fait, Hermann Oberth a proposé quelque chose de similaire dans son livre de 1929 Ways to Spaceflight, qu'il considérait comme un moyen potentiel d'éclairer les villes, de protéger les cultures des gelées nocturnes et même de maintenir des régions entières de l'extrême nord de l'hémisphère libre de glace, les rendant plus habitables pendant les mois froids de l'hiver.
Cependant, il a également averti qu'un tel dispositif pourrait être utilisé pour concentrer l'énergie solaire dans une zone plus petite à des fins militaires : « Il peut être utilisé pour faire exploser des usines de munitions, créer des tornades et des orages, détruire des troupes en marche et leurs réserves, incendier des villes entières et, en général, causer un maximum de dégâts. » Mais n'en parlons pas pour l'instant.
Des scientifiques russes ont démontré la faisabilité de ce concept en 1993, lorsque leur miroir spatial Znamya-2 de 20 mètres (66 pieds) reflétait un faible éclair de lumière vers la Terre, visible dans le ciel nocturne de certaines parties de l'Europe.
Une équipe de chercheurs de l'Université de Glasgow estime que le moment est venu de lancer des recherches sérieuses sur les miroirs solaires, car SpaceX et d'autres sociétés privées promettent de réduire bientôt le coût par kilogramme des lancements orbitaux à un niveau suffisamment bas pour rendre ces miroirs commercialement viables.
L'idée générale derrière le projet, que les chercheurs appellent Solspace, est d'envoyer un certain nombre de satellites réflecteurs sur une orbite héliosynchrone à haute altitude qui suivra à peu près la même trajectoire au sol chaque jour. Cette voie a été choisie pour rendre ces réflecteurs visibles au plus grand nombre possible de grands parcs solaires au sol.
Chaque satellite déploiera un réflecteur hexagonal en Kapton aluminisé, dont chaque côté mesure 250 mètres (820 pieds) pour une superficie totale de 162 380 mètres carrés (1,75 million de pieds carrés).
Ces réflecteurs peuvent être dirigés et pointés en orbite à l'aide de quatre gyroscopes à moment commandés électriquement disposés en structure pyramidale ; en accélérant et en décélérant ces gyroscopes, l'ensemble du réflecteur peut pivoter dans n'importe quelle direction.
L'équipe a déclaré que le réflecteur orbite à une altitude d'environ 900 kilomètres (environ deux fois la hauteur de la Station spatiale internationale). Chaque passage du réflecteur peut éclairer une superficie de 10 kilomètres carrés (3,9 miles carrés) à la surface pendant environ 17 minutes. Chaque passage peut fournir environ 34 à 36 mégawattheures d'énergie à la surface. De cette façon, les grands parcs solaires, tels que SolarCable dans le nord de l’Australie, peuvent capter cette énergie avec toute l’efficacité possible, produisant de l’électricité pendant les périodes de pointe de demande, alors qu’ils ne feraient autrement rien.
Le réflecteur spatial solaire se concentrera sur un panneau solaire tant qu'il fournit de l'énergie utile, puis tournera, redirigeant l'énergie vers l'espace jusqu'à ce qu'elle passe le prochain grand panneau solaire, alimentant, espérons-le, de nombreux panneaux solaires chaque jour, et devenant potentiellement même une considération lors de la planification de nouveaux panneaux solaires. Si un itinéraire pouvait être planifié pour éclairer 13 grands parcs solaires chaque jour, ainsi que cinq réflecteurs orbitaux, le système pourrait fournir 284 MWh d'énergie solaire par jour.
Cela provoquera-t-il des interférences de pollution lumineuse ? L’équipe Solspace ne le pense pas. Onur Çelik, membre de l'équipe du projet, a écrit dans The Conversation : « Même à son niveau le plus lumineux, nous estimons que le niveau d'éclairage de chaque réflecteur ne durera que quelques minutes et ne dépassera pas le niveau d'une journée couverte. Cela signifie qu'à moins d'être très proche de la ferme solaire, l'éclairage peut ne pas être perceptible la plupart du temps, en particulier à l'aube/au crépuscule, lorsque le ciel est déjà assez lumineux par rapport à la nuit. »
De cette manière, les réflecteurs orbitaux peuvent fournir de l'énergie électrique à l'aube et au crépuscule, rivalisant avec ou augmentant l'énergie fournie par les solutions de stockage d'énergie à court terme à l'échelle du réseau telles que les batteries au lithium. À titre de référence, les batteries ont actuellement un coût actualisé de stockage (LCoS) d'environ 314 $ par mégawattheure d'énergie stockée et libérée.
Le projet Solspace vise un coût actualisé de l'énergie (LCoE) de près de 70 dollars pour la production d'énergie solaire réfléchissante depuis l'espace, en supposant une durée de vie d'environ 20 ans, soit un coût de lancement d'environ 232 dollars par kilogramme.
Selon le Georgetown Security Research Review, la fusée réutilisable Falcon 9 de SpaceX a réduit le prix des lancements orbitaux à environ 1 520 dollars le kilogramme. Elon Musk prédit qu'une fois que plusieurs « vaisseaux spatiaux » réutilisables commenceront à être lancés à haute fréquence, leurs coûts diminueront de 90 % d'ici 2 à 3 ans.
Aujourd’hui, SpaceX a en effet obtenu des résultats étonnants, ouvrant diverses opportunités orbitales qui n’auraient peut-être jamais été possibles dans le cadre du plan de lancement initial de la NASA. Ainsi, même si ce calendrier est certainement très optimiste, il semble raisonnable de s'attendre à ce que le coût de lancement requis de Solspace, soit 232 dollars par kilogramme, soit atteint dans un avenir pas trop lointain.
Donc, si ces réflecteurs solaires en orbite alimentaient simplement quelques grands parcs solaires dans le monde, ils seraient certainement réalisables. Quant aux autres usages, comme lutter contre le gel, donner un peu plus de soleil aux cultures, éclairer la ville, etc... qui sait ? Qui sait, une fois ces objets utilisés, ils pourraient s’avérer utiles.
Cette recherche a été publiée publiquement dans la revue Advances in Space Research.