La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

ENERGIES PROPRES DU FUTUR : Dautres formes dutilisation du solaire : Les centrales solaires spatiales. par Lucien DESCHAMPS Secrétaire Général - Prospective.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "ENERGIES PROPRES DU FUTUR : Dautres formes dutilisation du solaire : Les centrales solaires spatiales. par Lucien DESCHAMPS Secrétaire Général - Prospective."— Transcription de la présentation:

1 ENERGIES PROPRES DU FUTUR : Dautres formes dutilisation du solaire : Les centrales solaires spatiales. par Lucien DESCHAMPS Secrétaire Général - Prospective 21OO 17 novembre 2004

2 Presque toute lénergie du soleil est inutilement gaspillée pour ce qui concerne lhumanité, la Terre ne recevant que deux milliardièmes de ce que le Soleil émet. Quy a-t-il de si étrange dans lidée dutiliser cette énergie? Quy a-t-il de si singulier dans la pensée de pénétrer lespace infini entourant notre Terre? Konstantin E. TSIOLKOVSKI, 1925

3 LE CONCEPT DE CENTRALE SOLAIRE SPATIALE Capter lénergie solaire dans lespace, Transmettre lénergie vers la Terre, Collecter lénergie sur Terre.

4 LE CONCEPT DE CENTRALE SOLAIRE SPATIALE Flux solaire Antenne de réception satellite Orbite géostationnaire Satellite éclairé dune manière quasi continue par le soleil

5 Aventure spatiale, K.E. TiolkovskY, Spoutnik, Gagarine, Apollo 11, Orbite géostationnaire, Arthur Clarke, Premier satellite, Syncom 3, Cellules solaires, E. Becquerel, Première cellule à haut rendement (8%), 1955 : Bell Telephone, C.S. Fuller, G.L. Pearson et M.B. Prince. Transmission dénergie sans fil (TESF). Nicholas Tesla, 1890 et Hélicoptère de démonstration USAF, CENTRALES SOLAIRES SPATIALES : LES ORIGINES Eléments essentiels :

6 1968 : Proposition du concept par Peter GLASER (A. D. Little – USA) « Power from space : its future » Science, n°162, pages 857 à 868, année : Prise dun brevet par Peter GLASER LA PROPOSITION DU CONCEPT

7 COMPARAISON ENTRE CENTRALES SOLAIRES TERRESTRES ET CENTRALES SOLAIRES SPATIALES CharacteristiquesTerreEspace Flux solaire (W/m 2 ) Nombre dheures densoleillement Energie reçue annuellement par m 2 de cellule (kWh) (Cellules horizontales) (Cellules orientées) Rendement*0,080,065 Energie produite annuellement par ha sur Terre (kWh) * Rendement = Energie délivrée au réseau / Energie captée par les cellules

8 PREMIERES EVALUATIONS ( ) Premières évaluations par NASA/DOE/NRC Pas dobstacle absolu Problèmes clés identifiés par la NASA Expérimentation TESF Goldstone - Désert de Mojave - 30 kW - 1,6 km MHz Rendement cc/cc = 54 % Proposition du Concept Development and Evaluation program (CDEP) par l ERDA (Etude de référence - 15 M$ sur 3 ans)

9 WPT GOLDSTONE EXPERIMENT

10 SYSTEME DE REFERENCE : (Concept Development and Evaluation Program – 19,1 M$) 60 Centrales spatiales – Puissance unitaire au sol : 5 GWe ProductionCellules solaires Si ou As.Ga – Satellites géostationnaires (10 km x 5 km x 0,5 km – 35 à tonnes) TransmissionMicro-ondes = 2,45 GHz – Klystrons – Antenne = 1 km 2 Reception Rectenna = 85 km 2 pour 5 GW Densité maximale dénergie = 23 mW / cm 2 Transport Terre LEO = HLLV – 100 à 400 tonnes LEO GEO = EOTV – à tonnes Navettes pour le personnel. Construction2 centrales / an – 600 ouvriers dans lespece Maintenance : 240 personnes Coûts Investissement initial = 102,4 milliards de Dollars Couts variables = 11,3 milliards de Dollars par centrale – $ / kW (1981) 2 – 2,5 Cents / kWh (1981)

11 SPS - Système de référence 5 GW, 10 km x 5 km x 0,5 km, 35 à tonnes

12 SPS - Système de référence Antenne de réception « Rectenna »

13 EVOLUTION DES TECHNIQUES 1. Nouvelles technologies et concepts nouveaux, Structures gonflables, câbles, supraconducteurs,….. 2. Technologies avancées de cellules solaires, 3. Amélioration des techniques de TESF, 4. Nouveaux lanceurs, 5. Evolution des techniques de robotique, 6. Perspectives des matériaux extraterrestres.

14 CONCEPT INNOVANT

15 NOUVEAU CONCEPT DE CENTRALE Structure « Sandwich »

16 HISTOGRAMME DU RENDEMENT DES CELLULES SOLAIRES à scanner Rendement Années

17 TECHNOLOGIES AVANCEES DE CELLULES SOLAIRES Techno.Characteristiques SiFaible coût15 % GaAsMasse et coût élevés20 % GaAs / GeMasse et coût similaire au Si22 % InP Coût élevé, bonne résistance aux radiations 19 % QuadrispectralCoût élevé40 % Thin FilmFaible masse, faible coût10 %

18 Laccès à lespace coûte aujourdhui à $ / kg; Ceci nest acceptable que pour des applications mettant en oeuvre des masses réduites. Besoin de réduire le coût du lancement dans lespace et daugmenter la fréquence des tirs.

19 TRANSPORT SPATIAL

20 COMPOSITION DU SOL LUNAIRE

21 UTILISATION DE MATERIAUX EXTRATERRESTRES Trois concepts sont considérés comme susceptibles de fournir une énergie abondante, propre et économique : -Centrales solaires spatiales -Centrales solaires lunaires -Utilisation de lHe 3 pour la fusion sur Terre Ces trois concepts nécéssitent des études techniques et économiques complémentaires. Ces études imposeront un retour sur la Lune, limplantation de bases et le développement dusines dexploitation et de traitement des matériaux.

22

23 CENTRALES SOLAIRES SPATIALES Principaux groupes actifs en 2004 (1/2) IAF - Comité Energie, USA - NASA, Sunsat Energy Council, Universités, Lunar Power System Coalition, Industriels, AIAA, Japon - USEF, NASDA METI,Ministry of Economy, Trade and Industry Universités Industriels Russie - Académie des Sciences Ukraine - Universités Georgie - Industriels

24 CENTRALES SOLAIRES SPATIALES Principaux groupes actifs en 2004 (2/2) Europe - ESA CNES, CNRS, France Universités : La Réunion, France Industriels : EADS, Allemagne / France Chine - Shanghai Institute of Space Power Sources Inde - Global Future Networks Indonésie - Institut de Technologie de Bandung (ITB)

25 RECENTES EVALUATIONS ET PROJETS USA : NASA - Fresh Look Study, SPS Concept Definition study, SPS Exploration Research and Technology Program (SERT) ( ), SPS Concepts & Technology Maturation Program (SCTM)( ). CANADA : Canadian Space Power Initiative (1999). EUROPE : ESA - Solar Power From Space - Europeen Strategy in the Light of Global Sustainable Development ( ). ESSPERANS - Energy, Space, Solar Power, Environment : Research Actions for a New Society. EADS - Space Power Initiative. JAPON : USEF - Groupe dévaluation ( ). FRANCE : CNES - Groupe dévaluation (1999).

26 Integrated symmetrical concentrator - 1,2 GW

27 PROGRAMME ESA ENERGIE DE LESPACE ( ) Energie solaire de lespace : stratégie européenne sintègrant dans une approche globale de développement durable (SPS Project). Principaux objectifs : Comparaison des solutions solaires terrestres et spatiales - synergies possibles, Role potentiel pour lexploration spatiale Proposition d1 à 3 concepts innovants, Identification des problèmes techniques nécéssitant R&D, Etudes pour la réalisation de missions de démonstration à court terme, Evaluation de voies permettant dintégrer les centrales spatiales dans une économie basée sur lhydrogène, Coordination des recherches européennes et identification d opportunités pour des coopérations internationales.

28 European sail tower concept 0,5 GW, 0,3 km x 15 km, 2140 tonnes

29 PROGRAMME ESA ENERGIE DE LESPACE ( ) Comparaison des solutions solaires terrestres et spatiales - synergies possibles (Phase 1) Principaux résultats : Les concepts spatiaux ne sont pas compétitifs pour des centrales de taille relativement petite, plus les centrales sont grandes plus loption spatiale devient intéressante. Loption terrestre offre la possibilité dune large décentralisation, Le choix du système de stockage a une grande influence sur le coût de lélectricité produit par les centrales terrestres destinées à founir de lélectricité de base,

30 PROGRAMME ESA ENERGIE DE LESPACE ( ) Comparaison des coûts de centrales solaires terrestres et spatiales fournissant de la puissance de base avec stockage par hydrogène ou par bassin deau (entre parenthèses). Taille des centrales en GWe Concept Coût de lélectricité en / kWh Coûts de lancement permis en / kg 0,5 Terrestre Spatial 0,090 (0,059) 0,280 (0,280) 5 Terrestre Spatial 0,082 (0,053) 0,044 (0,053) 750 (200)

31 OBJECTIFS DE LETUDE JAPONAISE USEF ( ) Institute for Unmanned Space Experiment Free Flyer Expérimentation dun prototype d1 GW, Lancement commercial dune centrale 1 GW, Puissance unitaire des rectennas : 1 GW / rectenna, Coût de lénergie : 10 cents de $ / kWh, Emission minimale de CO 2, Evaluation des effets des rayonnements micro-ondes.

32 PROJET JAPONAIS USEF : SCENARIO DE CONSTRUCTION

33 PROJET JAPONAIS CONNECTION AU RESEAU A COURANT ALTERNATIF

34 LES CENTRALES SPATIALES ET L ENVIRONMENT Limpact des centrales spatiales sur lenvironnement devra être étudié en profondeur et expliqué au public: - Effets biologiques des micro-ondes, - Effets des micro-ondes sur lionosphère, - Transport spatial, - Construction dans lespace et exploitation, - Construction et exploitation de la rectenna, - Effets sur les systèmes électroniques et de communication, - Effets sur lastronomie, - Utilisation des ressources et effets industriels.

35 EMISSIONS DE CO 2 SUIVANT LES RESSOURCES

36 PROBLEMES SOCIETAUX ET INSTITUTIONNELS - Implications internationales, - Aspects juridiques, - Propriété et controle des centrales, - Vulnérabilité et implications militaires, - Interface avec les réseaux, - Acceptabilité du public.

37 EN CONCLUSION Amélioration rapide des concepts depuis 20 ans. Réduction importante des coûts. Capacités énergétiques importantes, Pas démission de CO 2, Intégration dans une économie basée sur lélectricité et lhydrogène, Compatibilité avec les centrales solaires terrestres, Concepts durables parmi les plus prometteurs à long terme, Option à considérer dans les scénarios énergétiques post 2040.

38 VERS UN FUTUR DEVELOPPEMENT Lancer un programme étape par étape Organiser une coopération internationale Démarrer une première étape Court terme : Sur Terre - Projets de démonstration TESF, - Liaisons point à point, - Alimentation de plate-formes haute altitude. Moyen terme : Dans lespace - Alimentation de plate-formes dans lespace, - Propulsion, - Transmission dénergie par satellites relais. Long terme : - Centrales solaires spatiales, - Energie pour bases lunaires et martiennes, - Utilisation des matériaux extra-terrestres.

39 PERSPECTIVES DIMPLANTATION DES CENTRALES SPATIALES DANS LE MONDE EN 2100


Télécharger ppt "ENERGIES PROPRES DU FUTUR : Dautres formes dutilisation du solaire : Les centrales solaires spatiales. par Lucien DESCHAMPS Secrétaire Général - Prospective."

Présentations similaires


Annonces Google