Des batteries Saft pour garder l'œil ouvert sur les phénomènes météorologiques
Au vu des dangers causés par les phénomènes météorologiques extrêmes, les satellites qui étayent nos prévisions sont plus importants que jamais. La batterie constitue l'un des organes vitaux de ces satellites.
Le 1er mars 2022, la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration ou Agence américaine d'observation océanique et atmosphérique) a lancé son satellite géostationnaire GOES-T (Geostationary Operational Environmental Satellite-T). Représentant de la toute dernière génération de GOES, le plus grand système de satellites météorologiques d'Amérique, GOES-T est doté d'un équipement d'imagerie et de mesures atmosphériques avancé, capable de cartographier les décharges de foudre en temps réel, de fournir des alertes plus évoluées sur la qualité de l'air et même de surveiller la météo spatiale.
Les prévisions météorologiques nous offrent d'infinies possibilités en termes de planification, de la période la plus propice aux récoltes jusqu'à la tenue vestimentaire à porter. Les phénomènes météorologiques extrêmes devenant plus fréquents, les alertes précoces fournies par les satellites vont jouer un rôle de plus en plus décisif pour la sécurité des populations. Cependant, ces satellites ne peuvent pas fonctionner sans batterie, et c'est là qu'intervient Saft. Nous fournissons des batteries au secteur spatial depuis les années 60 et alimentons les satellites GOES depuis 2016.
Des batteries pour fournir de l'énergie aux satellites pendant les équinoxes
Le premier satellite météo a été lancé à la fin des années 50, mais le réseau utilisé aujourd'hui puise ses origines dans les années 70. Les satellites scrutent la Terre depuis une orbite géostationnaire (ils restent alors sur un point fixe à 36 000 km au-dessus de l'équateur) ou une orbite polaire (ils font alors le tour de la planète, en passant au-dessus des pôles Nord et Sud).
La plupart du temps, c'est l'énergie solaire qui alimente leurs fonctions principales, notamment les systèmes d'imagerie qui surveillent la situation météorologique et les équipements de communication grâce auxquels les données sont transmises à la Terre. « Les batteries sont là pour les périodes où le satellite est en éclipse, lorsqu'il entre dans l'ombre de la Terre, » explique le Dr. Yannick Borthomieu, Directeur produits à la division Space and Defense de Saft.
« Deux fois par an, vers chaque équinoxe, un satellite géostationnaire se trouve privé de la lumière du soleil pendant un peu plus d'une heure par jour. Cela ne concerne que 90 jours par an environ, mais c'est un temps pendant lequel l'alimentation des batteries est essentielle. »
Des satellites plus légers, plus petits et plus durables, grâce à Saft
Une nouvelle génération de satellites sont également conçus de manière à utiliser leur batterie pour certaines manœuvres. Autrefois, ils utilisaient des moteurs chimiques, alimentés par de grandes quantités de carburant transportées par le satellite. Désormais, ce sont des moteurs à plasma qui tirent de l'électricité de la batterie. La batterie joue donc un double rôle, grâce auquel le satellite nécessite moins d'espace pour le carburant.
Le poids et la taille sont des éléments essentiels. Les batteries des satellites doivent pouvoir supporter les chocs et les vibrations liés au lancement, l'exposition aux radiations, les températures extrêmes et le vide sidéral, tout en restant peu encombrantes et légères. Plus elles sont volumineuses et lourdes, plus la quantité de carburant nécessaire au lancement du satellite dans l'espace est importante, et cela accroît encore des coûts déjà colossaux. Par exemple, la construction du satellite GOES-T a coûté environ 350 millions USD et son lancement, 168 millions USD supplémentaires.
Ce satellite fait partie de la quatrième génération de la série GOES, qui devrait fonctionner au moins jusqu'en 2036 ; la batterie doit donc fonctionner tout aussi longtemps. Cela signifie donc une durée de vie utile de la batterie de 20 ans ou plus, avec une fiabilité totale. « Les batteries lithium-ion de Saft totalisent à elles seules plus de deux milliards de cellules/heure en orbite, le tout sans aucune défaillance, » affirme Borthomieu.
Prévoir la météo avec les batteries lithium-ion de Saft
Une fiabilité qui repose sur des décennies d'expérience. Saft fournit des batteries pour les applications spatiales depuis les années 60. Notre société a commencé à fabriquer des batteries pour les satellites météorologiques dans les années 70, avec la première génération de satellites Meteosat, exploités par l'EUMETSAT ou European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (Organisation européenne pour l'exploitation des satellites météorologiques).
Cette première génération utilisait des batteries à base de nickel, qui ont constitué la norme pendant environ 40 ans. Pour le lancement de la troisième génération de Meteosat, cette année, les satellites seront équipés de batteries lithium-ion Saft, à la pointe de la technologie. Les futurs satellites utiliseront des batteries à électrolyte solide, plutôt que liquide, comme sur les batteries traditionnelles.
Elles fourniront une plus forte densité d'énergie pour le même encombrement, un atout idéal dans ce secteur qui cherche toujours à faire plus petit et plus léger. Yannick Borthomieu affirme cependant que les batteries solides ne sont pas encore tout à fait au point : « La technologie spatiale se mesure sur une échelle de niveau de maturité technologique de 1 à 9. 7 signifie prêt à voler et 9, éprouvé en vol. Les batteries à électrolyte solide atteignent pour l'instant un NMT de 2. »
Les batteries lithium-ion resteront donc la norme pour un certain temps encore. Mais cela n'est pertinent que lorsque la fiabilité est essentielle. Les batteries des satellites GOES-T, en orbite à des milliers de kilomètres au-dessus de nos têtes, aideront à prévoir la météo pour les décennies à venir.