«Le coût de l’énergie solaire a diminué rapidement au cours des 20 dernières années, plus rapidement que prévu par la plupart des acteurs de l’industrie», a déclaré jochen ratz, associé chez mckinsey consulting. Au moyen-orient et en Australie, l’énergie solaire est devenue le moyen le moins cher de produire de l’électricité. Selon ratz, à mesure que la technologie continue de se développer, il en sera de même pour les pays de latitudes moyennes. «Nous prévoyons que d’ici 2050, plus de 40% de l’énergie de l’ue proviendra de l’énergie solaire — si les pays atteignent les objectifs fixés», a déclaré M. Ratz. L’énergie solaire deviendra alors la principale source d’énergie de l’union européenne.
Cependant, pour tirer le meilleur parti des panneaux solaires sur terre, plusieurs problèmes évidents doivent être résolus. Tout d’abord, que faisons-nous la nuit? En mai, ned igins-doakes, Professeur Associé à l’école d’optoélectronique et d’ingénierie des énergies renouvelables de l’université de nouvelle-galles du sud, en Australie, et son équipe de chercheurs ont montré une cellule solaire qui produit de l’électricité à partir de l’infrarouge plutôt que de la lumière du soleil. Cette batterie peut fonctionner la nuit, car la terre stocke l’énergie du soleil sous forme de chaleur qui est ensuite renvoyée dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge.
Le prototype de ce dispositif utilise la même technologie que les lunettes de vision nocturne. Pour l’instant, il ne produit que quelques milliwatts d’électricité, mais igins-doakes pense qu’il a un grand potentiel. «Cela ne fait que commencer. C’est la première démonstration mondiale d’énergie électrique rayonnant par la chaleur», a-t-il déclaré. L’objectif de son équipe est de développer un produit fini «10 000 fois plus puissant (que le prototype)». L’installation d’un tel appareil sur le toit (qui pourrait servir de couche supplémentaire pour les panneaux solaires traditionnels) devrait alors alimenter la maison toute la nuit et maintenir les appareils tels que les réfrigérateurs et les routeurs WiFi en marche. Bien que cela soit insignifiant pour chaque famille, cela signifie beaucoup pour un pays.
Un autre problème avec l’énergie solaire est qu’il y a des jours sans soleil. Pour résoudre ce problème, l’excès d’électricité produite par les journées ensoleillées doit être stocké dans des batteries, mais la capacité de stockage des batteries est actuellement faible. "D’ici 2030, l’ue aura besoin d’environ 200 gigawatts de batteries de stockage, mais d’ici 2021, elle ne dispose que de 2,4 gigawatts, donc le stockage doit augmenter considérablement", a déclaré aidan maclin, PDG de UFO driving, une société de location de véhicules entièrement électriques.
Pour contribuer à combler cette lacune, maclean a une voiture au réseau "V2G) : des batteries des véhicules électriques des panneaux solaires sur le toit de stockage redondant de l’électricité l’électricité aux logements, le cas échéant, le soir même d’autres cours de la période de forte demande d’électricité vendue à la compagnie nationale d’électricité. «Si le V2G est largement adopté, les réserves prévues de tous les véhicules électriques dépasseront largement les besoins futurs de stockage d’énergie du réseau», a déclaré maclean. Un récent essai V2G à milton keynes, dans le buckinghamshire, au Royaume-Uni, a montré que les participants ont non seulement économisé de l’argent, mais ont également réduit leur empreinte carbone en utilisant un système de recharge «intelligent» qui produit de l’électricité à partir d’énergies renouvelables.
Au lieu de produire de l’électricité, une autre approche consiste à produire des carburants durables à partir de l’énergie solaire. Vergil andre et ses collègues du département de chimie de l’université de cambridge, au Royaume-Uni, ont mis au point une fine feuille artificielle inspirée par la photosynthèse. La photosynthèse des plantes absorbe la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone pour les transformer en oxygène et en sucres. Dans les feuilles artificielles, la substance sortie est le gaz de synthèse. Ce mélange d’hydrocarbures gazeux peut être produit par différents procédés pour une large gamme de combustibles, y compris l’essence et le kérosène.
«Nous voulons injecter du dioxyde de carbone provenant de l’atmosphère ou d’autres procédés industriels dans de tels systèmes afin de créer un carburant vert», déclare andrea. Au lieu d’émettre plus de co2 dans l’atmosphère, cela crée une économie circulaire du carbone.» Les feuilles artificielles s’appuieront sur des plantes qui piégent le carbone (actuellement utilisées pour absorber le co2 des processus industriels) pour le «recycler» en carburant durable.
L’équipe a créé une feuille artificielle pour la première fois en 2019, mais il s’agit d’une structure lourde en verre et en métal équipée d’une base. Cependant, les chercheurs ont annoncé cette année qu’ils avaient mis au point une structure plus petite, plus semblable à une feuille, capable de flotter sur une rivière. La feuille a été scellée dans un sac plastique transparent avec le gaz précurseur et l’eau, puis a flotté sur la rivière pendant plusieurs jours. Après cela, les chercheurs ont ouvert le sac et testé les gaz produits par la photosynthèse.
Les feuilles artificielles elles-mêmes sont faites de perovskite. Le titanate de calcium naturel est typique de la perovskite. Découverte en 1839 dans l’oural en russie par le minéralogiste allemand gustav roth, la perovskite a été nommée d’après son homologue russe lev perovsky. Les perovskites modernes ont différentes compositions chimiques et certaines peuvent agir comme des cellules solaires.
«Le matériel est nouveau et passionnant», dit andre. Des essais en laboratoire ont montré que la perovskite est peut-être plus efficace que le silicium utilisé dans les panneaux solaires classiques. La perovskite pourrait même remplacer le silicium dans les futurs panneaux solaires, car il est plus facile de fabriquer des couches minces et souples de plaques de perovskite. Un autre avantage est que les perovskites produisent des courants et des tensions plus élevés que le silicium, ce qui facilite la réalisation de processus de réaction plus énergiveurs, comme dans l’étude des feuilles artificielles.
Mais aussi prometteur que cela puisse paraître, il existe un problème insurmontable pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire à la surface de la terre: l’atmosphère. Les molécules de l’atmosphère dispersent environ la moitié de la lumière du soleil au-delà du rayon lumineux direct. Ce sont les rayons dispersés de ces sauts qui composent le ciel bleu que nous connaissons. L’espace n’a pas d’atmosphère, donc la lumière du soleil n’est pas diluée. Au début de la course à l’espace, les ingénieurs aérospatiaux ont découvert qu’un panneau solaire placé sur orbite produisait environ deux fois plus d’électricité de façon autonome que sur terre. Ainsi, depuis des décennies, les ingénieurs et les rêveurs espèrent mettre sur orbite des satellites à énergie solaire.
Le principe est simple. Un groupe de vaisseaux spatiaux transportant d’énormes panneaux solaires recueille la lumière du soleil, la transforme en électricité et la transmet à la terre. Comment diffuser de l’énergie dans l’espace sans fil? Il s’avère que cette pratique existe depuis des décennies. Depuis les années 1960, tous les satellites de télécommunications produisent de l’électricité à partir d’un panneau solaire, qui est ensuite converti en un signal micro-ondes et envoyé à la terre. Au sol, les antennes convertissent les micro-ondes en électricité et lisent les signaux. «Le processus de production d’énergie solaire dans l’espace implique exactement les mêmes principes physiques [que sur terre], mais à une échelle beaucoup plus grande», a déclaré sanjay vikinderland, de l’esa. Il coordonne le projet Solaris proposé pour étudier la faisabilité de l’énergie solaire spatiale.
Depuis le début de la course à l’espace, l’idée de l’énergie solaire dans l’espace est étudiée toutes les décennies, mais le résultat est toujours le même: le coût du lancement d’un satellite de cette taille est prohibitif. Mais aujourd’hui, la situation est différente.
John mankins, ancien physicien de la NASA et actuel président d’atamis innovation management solutions, a déclaré: «en 2015, la magie s’est produite. Premier vol de la fusée récupérable falcon 9." Spécialiste des satellites solaires, mankins a participé à de nombreuses études de faisabilité depuis des décennies. Avec l’avènement de véritables fusées recyclables, le coût de la mise en orbite du matériel a rapidement chuté. Mankins estime que le coût du lancement est passé de 1000 dollars le kilo à environ 300 dollars. «C’est le saint graal de l’énergie solaire dans l’espace. Non seulement cela est probable, mais il se produira certainement dans les cinq à sept prochaines années.»
D’autres sont tout aussi optimistes. En septembre 2021, frazer-nash consulting a publié un rapport à la demande du gouvernement britannique, concluant que «l’énergie solaire spatiale est techniquement réalisable, abordable et apportera à la fois des avantages économiques considérables au Royaume-Uni tout en soutenant des émissions nettes zéro.» À la fin du mois d’août de cette année, l’agence spatiale européenne a également publié une étude sur l’énergie solaire dans l’espace qui aboutit à des conclusions similaires. En novembre, l’agence spatiale européenne a donc demandé à ses états membres de financer une étude de faisabilité de trois ans sur les satellites solaires afin d’examiner en détail si de tels systèmes sont commercialement viables. "Solaris va tester si cela est vraiment faisable, ce qui est nécessaire avant que nous puissions demander des milliards d’euros", a déclaré vikinderland.
Que les satellites solaires soient en orbite ou non, il ne fait aucun doute que l’énergie solaire dominera le paysage énergétique de demain. Comme l’a montré la crise actuelle en Ukraine, ces satellites peuvent améliorer la sécurité énergétique et réduire les émissions de carbone.
L’énergie solaire des satellites profitera à l’humanité?
Les dernières avancées en matière de technologie solaire offrent des solutions potentielles à la crise de la sécurité énergétique — y compris les satellites qui convertissent la lumière du soleil en électricité.
À la fin du mois de novembre, les ministres européens de la science se réuniront à paris pour décider des prochaines priorités de l’agence spatiale européenne (ESA) (dont le Royaume-Uni est toujours membre), dont l’une consiste à tester la faisabilité de la construction de centrales électriques commerciales sur orbite, selon le site internet du guardian du 9 octobre. Ces satellites géants transformeront la lumière du soleil en électricité qui sera ensuite acheminée vers les réseaux électriques de la terre. Le projet proposé, appelé Solaris, déterminera si cette idée contribuera à améliorer la sécurité énergétique future de l’europe ou si elle est tout simplement un rêve. câbles photovoltaïques
Si cette étude est approuvée, ce sera une bonne nouvelle pour l’industrie aéronautique, qui a toujours été à la pointe du développement de l’énergie solaire. En 1957, la russie a lancé un satellite alimenté par batterie; Un an plus tard, les États-Unis lancèrent pioneer 1, le quatrième en orbite et le premier à produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire. Depuis, les panneaux solaires sont devenus la principale source d’énergie pour les engins spatiaux, ce qui a stimulé les recherches. Les cellules solaires de pioneer 1 ne convertissent en électricité que 9% de la lumière solaire captée. Aujourd’hui, cette efficacité a plus que doublé et continue de s’améliorer, tandis que les coûts de fabrication continuent de baisser. C’est la voie gagnante.
«Le coût de l’énergie solaire a diminué rapidement au cours des 20 dernières années, plus rapidement que prévu par la plupart des acteurs de l’industrie», a déclaré jochen ratz, associé chez mckinsey consulting. Au moyen-orient et en Australie, l’énergie solaire est devenue le moyen le moins cher de produire de l’électricité. Selon ratz, à mesure que la technologie continue de se développer, il en sera de même pour les pays de latitudes moyennes. «Nous prévoyons que d’ici 2050, plus de 40% de l’énergie de l’ue proviendra de l’énergie solaire — si les pays atteignent les objectifs fixés», a déclaré M. Ratz. L’énergie solaire deviendra alors la principale source d’énergie de l’union européenne.
Cependant, pour tirer le meilleur parti des panneaux solaires sur terre, plusieurs problèmes évidents doivent être résolus. Tout d’abord, que faisons-nous la nuit? En mai, ned igins-doakes, Professeur Associé à l’école d’optoélectronique et d’ingénierie des énergies renouvelables de l’université de nouvelle-galles du sud, en Australie, et son équipe de chercheurs ont montré une cellule solaire qui produit de l’électricité à partir de l’infrarouge plutôt que de la lumière du soleil. Cette batterie peut fonctionner la nuit, car la terre stocke l’énergie du soleil sous forme de chaleur qui est ensuite renvoyée dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge.
Le prototype de ce dispositif utilise la même technologie que les lunettes de vision nocturne. Pour l’instant, il ne produit que quelques milliwatts d’électricité, mais igins-doakes pense qu’il a un grand potentiel. «Cela ne fait que commencer. C’est la première démonstration mondiale d’énergie électrique rayonnant par la chaleur», a-t-il déclaré. L’objectif de son équipe est de développer un produit fini «10 000 fois plus puissant (que le prototype)». L’installation d’un tel appareil sur le toit (qui pourrait servir de couche supplémentaire pour les panneaux solaires traditionnels) devrait alors alimenter la maison toute la nuit et maintenir les appareils tels que les réfrigérateurs et les routeurs WiFi en marche. Bien que cela soit insignifiant pour chaque famille, cela signifie beaucoup pour un pays.
Un autre problème avec l’énergie solaire est qu’il y a des jours sans soleil. Pour résoudre ce problème, l’excès d’électricité produite par les journées ensoleillées doit être stocké dans des batteries, mais la capacité de stockage des batteries est actuellement faible. "D’ici 2030, l’ue aura besoin d’environ 200 gigawatts de batteries de stockage, mais d’ici 2021, elle ne dispose que de 2,4 gigawatts, donc le stockage doit augmenter considérablement", a déclaré aidan maclin, PDG de UFO driving, une société de location de véhicules entièrement électriques.
Pour contribuer à combler cette lacune, maclean a une voiture au réseau "V2G) : des batteries des véhicules électriques des panneaux solaires sur le toit de stockage redondant de l’électricité l’électricité aux logements, le cas échéant, le soir même d’autres cours de la période de forte demande d’électricité vendue à la compagnie nationale d’électricité. «Si le V2G est largement adopté, les réserves prévues de tous les véhicules électriques dépasseront largement les besoins futurs de stockage d’énergie du réseau», a déclaré maclean. Un récent essai V2G à milton keynes, dans le buckinghamshire, au Royaume-Uni, a montré que les participants ont non seulement économisé de l’argent, mais ont également réduit leur empreinte carbone en utilisant un système de recharge «intelligent» qui produit de l’électricité à partir d’énergies renouvelables.
Au lieu de produire de l’électricité, une autre approche consiste à produire des carburants durables à partir de l’énergie solaire. Vergil andre et ses collègues du département de chimie de l’université de cambridge, au Royaume-Uni, ont mis au point une fine feuille artificielle inspirée par la photosynthèse. La photosynthèse des plantes absorbe la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone pour les transformer en oxygène et en sucres. Dans les feuilles artificielles, la substance sortie est le gaz de synthèse. Ce mélange d’hydrocarbures gazeux peut être produit par différents procédés pour une large gamme de combustibles, y compris l’essence et le kérosène.
«Nous voulons injecter du dioxyde de carbone provenant de l’atmosphère ou d’autres procédés industriels dans de tels systèmes afin de créer un carburant vert», déclare andrea. Au lieu d’émettre plus de co2 dans l’atmosphère, cela crée une économie circulaire du carbone.» Les feuilles artificielles s’appuieront sur des plantes qui piégent le carbone (actuellement utilisées pour absorber le co2 des processus industriels) pour le «recycler» en carburant durable.
L’équipe a créé une feuille artificielle pour la première fois en 2019, mais il s’agit d’une structure lourde en verre et en métal équipée d’une base. Cependant, les chercheurs ont annoncé cette année qu’ils avaient mis au point une structure plus petite, plus semblable à une feuille, capable de flotter sur une rivière. La feuille a été scellée dans un sac plastique transparent avec le gaz précurseur et l’eau, puis a flotté sur la rivière pendant plusieurs jours. Après cela, les chercheurs ont ouvert le sac et testé les gaz produits par la photosynthèse.
Les feuilles artificielles elles-mêmes sont faites de perovskite. Le titanate de calcium naturel est typique de la perovskite. Découverte en 1839 dans l’oural en russie par le minéralogiste allemand gustav roth, la perovskite a été nommée d’après son homologue russe lev perovsky. Les perovskites modernes ont différentes compositions chimiques et certaines peuvent agir comme des cellules solaires.
«Le matériel est nouveau et passionnant», dit andre. Des essais en laboratoire ont montré que la perovskite est peut-être plus efficace que le silicium utilisé dans les panneaux solaires classiques. La perovskite pourrait même remplacer le silicium dans les futurs panneaux solaires, car il est plus facile de fabriquer des couches minces et souples de plaques de perovskite. Un autre avantage est que les perovskites produisent des courants et des tensions plus élevés que le silicium, ce qui facilite la réalisation de processus de réaction plus énergiveurs, comme dans l’étude des feuilles artificielles.
Mais aussi prometteur que cela puisse paraître, il existe un problème insurmontable pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire à la surface de la terre: l’atmosphère. Les molécules de l’atmosphère dispersent environ la moitié de la lumière du soleil au-delà du rayon lumineux direct. Ce sont les rayons dispersés de ces sauts qui composent le ciel bleu que nous connaissons. L’espace n’a pas d’atmosphère, donc la lumière du soleil n’est pas diluée. Au début de la course à l’espace, les ingénieurs aérospatiaux ont découvert qu’un panneau solaire placé sur orbite produisait environ deux fois plus d’électricité de façon autonome que sur terre. Ainsi, depuis des décennies, les ingénieurs et les rêveurs espèrent mettre sur orbite des satellites à énergie solaire.
Le principe est simple. Un groupe de vaisseaux spatiaux transportant d’énormes panneaux solaires recueille la lumière du soleil, la transforme en électricité et la transmet à la terre. Comment diffuser de l’énergie dans l’espace sans fil? Il s’avère que cette pratique existe depuis des décennies. Depuis les années 1960, tous les satellites de télécommunications produisent de l’électricité à partir d’un panneau solaire, qui est ensuite converti en un signal micro-ondes et envoyé à la terre. Au sol, les antennes convertissent les micro-ondes en électricité et lisent les signaux. «Le processus de production d’énergie solaire dans l’espace implique exactement les mêmes principes physiques [que sur terre], mais à une échelle beaucoup plus grande», a déclaré sanjay vikinderland, de l’esa. Il coordonne le projet Solaris proposé pour étudier la faisabilité de l’énergie solaire spatiale.
Depuis le début de la course à l’espace, l’idée de l’énergie solaire dans l’espace est étudiée toutes les décennies, mais le résultat est toujours le même: le coût du lancement d’un satellite de cette taille est prohibitif. Mais aujourd’hui, la situation est différente.
John mankins, ancien physicien de la NASA et actuel président d’atamis innovation management solutions, a déclaré: «en 2015, la magie s’est produite. Premier vol de la fusée récupérable falcon 9." Spécialiste des satellites solaires, mankins a participé à de nombreuses études de faisabilité depuis des décennies. Avec l’avènement de véritables fusées recyclables, le coût de la mise en orbite du matériel a rapidement chuté. Mankins estime que le coût du lancement est passé de 1000 dollars le kilo à environ 300 dollars. «C’est le saint graal de l’énergie solaire dans l’espace. Non seulement cela est probable, mais il se produira certainement dans les cinq à sept prochaines années.»
D’autres sont tout aussi optimistes. En septembre 2021, frazer-nash consulting a publié un rapport à la demande du gouvernement britannique, concluant que «l’énergie solaire spatiale est techniquement réalisable, abordable et apportera à la fois des avantages économiques considérables au Royaume-Uni tout en soutenant des émissions nettes zéro.» À la fin du mois d’août de cette année, l’agence spatiale européenne a également publié une étude sur l’énergie solaire dans l’espace qui aboutit à des conclusions similaires. En novembre, l’agence spatiale européenne a donc demandé à ses états membres de financer une étude de faisabilité de trois ans sur les satellites solaires afin d’examiner en détail si de tels systèmes sont commercialement viables. "Solaris va tester si cela est vraiment faisable, ce qui est nécessaire avant que nous puissions demander des milliards d’euros", a déclaré vikinderland.
Que les satellites solaires soient en orbite ou non, il ne fait aucun doute que l’énergie solaire dominera le paysage énergétique de demain. Comme l’a montré la crise actuelle en Ukraine, ces satellites peuvent améliorer la sécurité énergétique et réduire les émissions de carbone.
«Le coût de l’énergie solaire a diminué rapidement au cours des 20 dernières années, plus rapidement que prévu par la plupart des acteurs de l’industrie», a déclaré jochen ratz, associé chez mckinsey consulting. Au moyen-orient et en Australie, l’énergie solaire est devenue le moyen le moins cher de produire de l’électricité. Selon ratz, à mesure que la technologie continue de se développer, il en sera de même pour les pays de latitudes moyennes. «Nous prévoyons que d’ici 2050, plus de 40% de l’énergie de l’ue proviendra de l’énergie solaire — si les pays atteignent les objectifs fixés», a déclaré M. Ratz. L’énergie solaire deviendra alors la principale source d’énergie de l’union européenne.
Cependant, pour tirer le meilleur parti des panneaux solaires sur terre, plusieurs problèmes évidents doivent être résolus. Tout d’abord, que faisons-nous la nuit? En mai, ned igins-doakes, Professeur Associé à l’école d’optoélectronique et d’ingénierie des énergies renouvelables de l’université de nouvelle-galles du sud, en Australie, et son équipe de chercheurs ont montré une cellule solaire qui produit de l’électricité à partir de l’infrarouge plutôt que de la lumière du soleil. Cette batterie peut fonctionner la nuit, car la terre stocke l’énergie du soleil sous forme de chaleur qui est ensuite renvoyée dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge.
Le prototype de ce dispositif utilise la même technologie que les lunettes de vision nocturne. Pour l’instant, il ne produit que quelques milliwatts d’électricité, mais igins-doakes pense qu’il a un grand potentiel. «Cela ne fait que commencer. C’est la première démonstration mondiale d’énergie électrique rayonnant par la chaleur», a-t-il déclaré. L’objectif de son équipe est de développer un produit fini «10 000 fois plus puissant (que le prototype)». L’installation d’un tel appareil sur le toit (qui pourrait servir de couche supplémentaire pour les panneaux solaires traditionnels) devrait alors alimenter la maison toute la nuit et maintenir les appareils tels que les réfrigérateurs et les routeurs WiFi en marche. Bien que cela soit insignifiant pour chaque famille, cela signifie beaucoup pour un pays.
Un autre problème avec l’énergie solaire est qu’il y a des jours sans soleil. Pour résoudre ce problème, l’excès d’électricité produite par les journées ensoleillées doit être stocké dans des batteries, mais la capacité de stockage des batteries est actuellement faible. "D’ici 2030, l’ue aura besoin d’environ 200 gigawatts de batteries de stockage, mais d’ici 2021, elle ne dispose que de 2,4 gigawatts, donc le stockage doit augmenter considérablement", a déclaré aidan maclin, PDG de UFO driving, une société de location de véhicules entièrement électriques.
Pour contribuer à combler cette lacune, maclean a une voiture au réseau "V2G) : des batteries des véhicules électriques des panneaux solaires sur le toit de stockage redondant de l’électricité l’électricité aux logements, le cas échéant, le soir même d’autres cours de la période de forte demande d’électricité vendue à la compagnie nationale d’électricité. «Si le V2G est largement adopté, les réserves prévues de tous les véhicules électriques dépasseront largement les besoins futurs de stockage d’énergie du réseau», a déclaré maclean. Un récent essai V2G à milton keynes, dans le buckinghamshire, au Royaume-Uni, a montré que les participants ont non seulement économisé de l’argent, mais ont également réduit leur empreinte carbone en utilisant un système de recharge «intelligent» qui produit de l’électricité à partir d’énergies renouvelables.
Au lieu de produire de l’électricité, une autre approche consiste à produire des carburants durables à partir de l’énergie solaire. Vergil andre et ses collègues du département de chimie de l’université de cambridge, au Royaume-Uni, ont mis au point une fine feuille artificielle inspirée par la photosynthèse. La photosynthèse des plantes absorbe la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone pour les transformer en oxygène et en sucres. Dans les feuilles artificielles, la substance sortie est le gaz de synthèse. Ce mélange d’hydrocarbures gazeux peut être produit par différents procédés pour une large gamme de combustibles, y compris l’essence et le kérosène.
«Nous voulons injecter du dioxyde de carbone provenant de l’atmosphère ou d’autres procédés industriels dans de tels systèmes afin de créer un carburant vert», déclare andrea. Au lieu d’émettre plus de co2 dans l’atmosphère, cela crée une économie circulaire du carbone.» Les feuilles artificielles s’appuieront sur des plantes qui piégent le carbone (actuellement utilisées pour absorber le co2 des processus industriels) pour le «recycler» en carburant durable.
L’équipe a créé une feuille artificielle pour la première fois en 2019, mais il s’agit d’une structure lourde en verre et en métal équipée d’une base. Cependant, les chercheurs ont annoncé cette année qu’ils avaient mis au point une structure plus petite, plus semblable à une feuille, capable de flotter sur une rivière. La feuille a été scellée dans un sac plastique transparent avec le gaz précurseur et l’eau, puis a flotté sur la rivière pendant plusieurs jours. Après cela, les chercheurs ont ouvert le sac et testé les gaz produits par la photosynthèse.
Les feuilles artificielles elles-mêmes sont faites de perovskite. Le titanate de calcium naturel est typique de la perovskite. Découverte en 1839 dans l’oural en russie par le minéralogiste allemand gustav roth, la perovskite a été nommée d’après son homologue russe lev perovsky. Les perovskites modernes ont différentes compositions chimiques et certaines peuvent agir comme des cellules solaires.
«Le matériel est nouveau et passionnant», dit andre. Des essais en laboratoire ont montré que la perovskite est peut-être plus efficace que le silicium utilisé dans les panneaux solaires classiques. La perovskite pourrait même remplacer le silicium dans les futurs panneaux solaires, car il est plus facile de fabriquer des couches minces et souples de plaques de perovskite. Un autre avantage est que les perovskites produisent des courants et des tensions plus élevés que le silicium, ce qui facilite la réalisation de processus de réaction plus énergiveurs, comme dans l’étude des feuilles artificielles.
Mais aussi prometteur que cela puisse paraître, il existe un problème insurmontable pour produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire à la surface de la terre: l’atmosphère. Les molécules de l’atmosphère dispersent environ la moitié de la lumière du soleil au-delà du rayon lumineux direct. Ce sont les rayons dispersés de ces sauts qui composent le ciel bleu que nous connaissons. L’espace n’a pas d’atmosphère, donc la lumière du soleil n’est pas diluée. Au début de la course à l’espace, les ingénieurs aérospatiaux ont découvert qu’un panneau solaire placé sur orbite produisait environ deux fois plus d’électricité de façon autonome que sur terre. Ainsi, depuis des décennies, les ingénieurs et les rêveurs espèrent mettre sur orbite des satellites à énergie solaire.
Le principe est simple. Un groupe de vaisseaux spatiaux transportant d’énormes panneaux solaires recueille la lumière du soleil, la transforme en électricité et la transmet à la terre. Comment diffuser de l’énergie dans l’espace sans fil? Il s’avère que cette pratique existe depuis des décennies. Depuis les années 1960, tous les satellites de télécommunications produisent de l’électricité à partir d’un panneau solaire, qui est ensuite converti en un signal micro-ondes et envoyé à la terre. Au sol, les antennes convertissent les micro-ondes en électricité et lisent les signaux. «Le processus de production d’énergie solaire dans l’espace implique exactement les mêmes principes physiques [que sur terre], mais à une échelle beaucoup plus grande», a déclaré sanjay vikinderland, de l’esa. Il coordonne le projet Solaris proposé pour étudier la faisabilité de l’énergie solaire spatiale.
Depuis le début de la course à l’espace, l’idée de l’énergie solaire dans l’espace est étudiée toutes les décennies, mais le résultat est toujours le même: le coût du lancement d’un satellite de cette taille est prohibitif. Mais aujourd’hui, la situation est différente.
John mankins, ancien physicien de la NASA et actuel président d’atamis innovation management solutions, a déclaré: «en 2015, la magie s’est produite. Premier vol de la fusée récupérable falcon 9." Spécialiste des satellites solaires, mankins a participé à de nombreuses études de faisabilité depuis des décennies. Avec l’avènement de véritables fusées recyclables, le coût de la mise en orbite du matériel a rapidement chuté. Mankins estime que le coût du lancement est passé de 1000 dollars le kilo à environ 300 dollars. «C’est le saint graal de l’énergie solaire dans l’espace. Non seulement cela est probable, mais il se produira certainement dans les cinq à sept prochaines années.»
D’autres sont tout aussi optimistes. En septembre 2021, frazer-nash consulting a publié un rapport à la demande du gouvernement britannique, concluant que «l’énergie solaire spatiale est techniquement réalisable, abordable et apportera à la fois des avantages économiques considérables au Royaume-Uni tout en soutenant des émissions nettes zéro.» À la fin du mois d’août de cette année, l’agence spatiale européenne a également publié une étude sur l’énergie solaire dans l’espace qui aboutit à des conclusions similaires. En novembre, l’agence spatiale européenne a donc demandé à ses états membres de financer une étude de faisabilité de trois ans sur les satellites solaires afin d’examiner en détail si de tels systèmes sont commercialement viables. "Solaris va tester si cela est vraiment faisable, ce qui est nécessaire avant que nous puissions demander des milliards d’euros", a déclaré vikinderland.
Que les satellites solaires soient en orbite ou non, il ne fait aucun doute que l’énergie solaire dominera le paysage énergétique de demain. Comme l’a montré la crise actuelle en Ukraine, ces satellites peuvent améliorer la sécurité énergétique et réduire les émissions de carbone.