C’est fait : des panneaux solaires spatiaux produisent de l’électricité !

De l’énergie solaire, sans intermittence et sans stockage, cela ressemble à un concept impossible. C’est pourtant ce qu’a réussi à faire Caltech, avec un démonstrateur de centrale solaire spatiale fonctionnel/

Le 3 janvier 2023, la mission Transporter-6 de SpaceX, lancée par une fusée Falcon-9, atteint son orbite avec succès. Cette mission spécialisée dans le lancement de petits satellites embarque 114 charges utiles aux missions variées, comprenant aussi bien des satellites scientifiques d’observation de la Terre que des prototypes technologiques.

Parmi eux, le Space Solar Power Demonstrator (SSPD) de Caltech, qui est un satellite très particulier : il s’agit d’un démonstrateur de centrale solaire orbitale. En quoi cela consiste-t-il ? Proposé initialement par Peter Glaser en 1968, ce concept a pour principe de placer en orbite, par exemple géostationnaire, un satellite doté de vastes panneaux solaires destinés à produire de l’électricité. L’électricité est ensuite transmise à des antennes placées sur le sol terrestre par un faisceau de micro-ondes – et dont l’intensité est suffisamment faible pour ne pas présenter (en principe) de risque pour l’environnement et la santé humaine. Ces antennes injectent ensuite l’énergie dans le réseau électrique.

De l’énergie solaire sans intermittence

Cela semble un schéma complexe par rapport à des centrales photovoltaïques au sol, mais il présente plusieurs avantages. En premier lieu, l’intensité du rayonnement solaire en orbite est plus importante et régulière, car il n’est pas atténué par l’atmosphère, ni soumis à la variabilité de l’ensoleillement. D’autre part, des satellites en orbite peuvent s’affranchir du cycle jour/nuit pour un même point de réception au sol, permettant ainsi de supprimer l’intermittence de l’énergie solaire, et ce, sans stockage.

L’idée avait donné lieu à d’importantes études, notamment aux États-Unis dans les années 1980, avant d’être abandonnée du fait des coûts de lancement trop importants pour permettre une rentabilité économique au concept. Aujourd’hui, avec la concrétisation progressive – mais mouvementée – du Starship de SpaceX, il existe des perspectives réelles de chute significative du prix du kilogramme mis en orbite, ouvrant ainsi la voie à une renaissance du concept.

Un essai concluant pour Caltech

Ainsi, Caltech a mis en orbite cette année une mission de démonstration. Parmi les expériences embarquées, le MAPLE (abréviation de Microwave Array for Power-transfer Low-orbit Experiment) est un réseau de transmetteurs d’énergie micro-ondes légers et flexibles, et destinées à transmettre l’énergie à l’endroit souhaité au sol. Le 1ᵉʳ juin 2023, Caltech annonce par un communiqué de presse avoir capté cette énergie solaire produite dans l’espace, par un récepteur placé sur le toit du laboratoire d’ingénierie Gordon et Betty Moore, sur le campus de Caltech à Pasadena. Toutefois, l’institut n’a étrangement pas publié de données détaillées concernant cette première. Nous ignorons donc quelle quantité d’électricité a été transférée, la durée de la transmission et la puissance atteinte.

Récepteur au sol, sur le campus de Caltech / Image : Caltech.

Cette expérience serait un succès pour Caltech, car le signal aurait présenté les qualités attendues en termes d’heure et de fréquence. C’est également un signal fort pour la technologie des centrales solaires orbitales, dont le potentiel en termes de sécurité énergétique et de décarbonation est colossal. Cette technologie devra toutefois pouvoir démontrer, d’une part, sa compétitivité par rapport à des solutions au sol, et d’autre part l’absence de tout risque pour l’environnement et la santé humaine.