Récupérée sur terre, l’énergie solaire demeure soumise aux aléas de la météo et au black-out… de la nuit. Saisie dans l’espace 24 heures sur 24 par des stations gigantesques et transmise sans perte vers le sol, elle pourrait prendre une tout autre dimension.

Face à des ressources primaires d’origine fossile limitées (pétrole, gaz, charbon), à des besoins croissants (doublement de la consommation d’électricité d’ici à 2050) et à des risques environnementaux majeurs (réchauffement climatique), le soleil constitue la plus durable des alternatives énergétiques actuellement disponibles. Quasi inépuisable (quatre à cinq milliards d’années de réserves…), cette source d’énergie connaît un développement très soutenu, à la mesure de ses avantages : 35 % de croissance annuelle en moyenne pour l’électricité solaire dans le monde depuis 1998. Pourtant, au-delà de cette « chronique d’un succès annoncé » qui ne cesse de s’amplifier, les scientifiques ont déjà imaginé les solutions qui permettront de s’affranchir un jour totalement des contraintes de captage terrestre de cette énergie – les conditions aléatoires d’ensoleillement – en allant là où les conditions sont optimales : dans l’espace.

Un concept né de la science-fiction

L’idée n’est pas nouvelle et la science-fiction s’en est emparée dès les premiers scénarios d’aventures interstellaires. Mais c’est le Dr Peter Glaser, un scientifique américain, qui a formalisé, en 1968, le concept du spacebased solar power (SBSP), énergie solaire d’origine spatiale : transférer plusieurs gigawatts d’énergie par micro-ondes de l’espace vers la terre à partir de satellites géostationnaires équipés de capteurs solaires. Un concept réévalué tous les dix ans par diverses institutions ou entreprises, principalement américaines, comme le Department of Energy/DoE, la NASA, Raytheon, LockheedMartin, Boeing… Pourtant, malgré les moyens existants, jamais les solutions techniques envisagées n’ont trouvé d’amorce de concrétisation dans le cadre de programmes conjoints, faute d’une réelle volonté de coopération. Comme l’explique l’expert d’un think tank du Pentagone : « Le problème est que le DoE ne travaille pas pour l’espace, tandis que la NASA travaille pour l’espace mais pas pour l’énergie ! » Aujourd’hui cependant, c’est la coopération internationale qui paraît la plus à même d’assumer les financements nécessaires, et diverses sociétés à capitaux privés ont récemment été créées pour amorcer la levée de fonds et fédérer les compétences requises. Avec un objectif : concrétiser des solutions technologiques jugées matures et économiquement viables pour une mise en service commerciale vers 2030.

Une énergie durable à forte valeur ajoutée

Ce sont les progrès technologiques qui rendent le concept du Dr Glaser accessible à court terme. En quarante ans, les émetteurs d’ondes radio, mais aussi les lasers, ainsi que les matériaux photovoltaïques, ont fait d’importants progrès, tandis que la conquête spatiale permet d’envisager le montage en orbite de stations de captage de l’énergie solaire de grande dimension. Moyennant diverses variantes, le principe et les avantages de telles stations sont désormais admis par la communauté scientifique internationale. L’énergie solaire captée dans l’espace pourrait être transmise vers le sol pour y produire une électricité de qualité, fiable et propre. Dispensée de la contrainte de stockage, puisque disponible 24 heures sur 24, 365 jours par an, cette électricité offrirait une alternative énergétique à forte valeur ajoutée pour les zones éloignées de toute source de production d’énergie primaire. L’option solaire en direct de l’espace devrait en effet susciter un fort intérêt dans de nombreux pays dont les besoins ou les infrastructures ne permettraient pas d’attendre que les options nucléaires et énergies renouvelables produisent leurs effets en suffisance pour satisfaire leurs besoins. Toutefois, compte tenu des coûts très élevés de mise en place des infrastructures spatiales et terrestres, il est vraisemblable qu’un financement international ainsi qu’un partage de l’énergie produite seront nécessaires. Enfin, avantage supplémentaire, le déploiement de zones de production d’électricité solaire provenant de l’espace permettra, par exemple, à des pays en développement de gagner sur plusieurs tableaux à la fois. En se passant du recours aux sources d’énergies fossiles polluantes et onéreuses (coût des infrastructures d’extraction et d’exploitation), ils pourront améliorer de manière spectaculaire, rapide et à grande échelle, le confort de vie de leurs populations grâce à la généralisation de l’électrification. Celle-ci entraînant très logiquement le développement de l’irrigation, la fourniture d’énergie pour les écoles et les hôpitaux, l’amélioration des conditions d’hygiène (épuration des eaux), une meilleure conservation des réserves alimentaires, etc.

Une gamme de fréquences proche des systèmes domestiques

Des deux technologies retenues pour transmettre l’énergie de l’espace vers le sol, chacune possède ses propres avantages et inconvénients, les premiers l’emportant largement sur les seconds dans la mesure où toutes deux permettent d’envoyer de fortes puissances sur de très grandes distances avec une faible déperdition.

Produites par une combinaison de miroirs et de panneaux photovoltaïques, les micro-ondes envoyées de l’espace vers la terre se situeront dans une gamme de fréquences de 2 à 8 GHz (plusieurs projets se fixent sur 5,8 GHz), soit l’équivalent des fréquences des systèmes domestiques (Internet, télévision, fours à micro-ondes, téléphones portables, etc.). Le concept est très efficace (pas plus de 2 % de déperdition d’énergie) et il est en outre exempt de risques pour la santé. Plus récemment développée, la transmission par rayon laser de l’énergie solaire captée est également très prometteuse. Ici, pas de panneaux photovoltaïques satellisés, mais des tuiles en céramique spéciales (à base de chrome et de neodymium) recouvrant le satellite qui agissent comme des diodes de forte puissance pour transmettre l’énergie solaire vers un amplificateur laser. Celui-ci émet vers la terre un rayon laser ciblé sur un panneau photovoltaïque qui est alors en mesure de produire de l’électricité.

Des collecteurs pourraient être installés… sur la lune

Enfin, à quelque 300 000 km de distance – et surtout à beaucoup plus long terme –, il faut mentionner les projets… lunaires. Cette ambition fait partie des programmes étudiés dans le cadre d’une réactivation des missions humaines vers notre satellite naturel. Des collecteurs photovoltaïques (produits à partir de matériaux lunaires), installés sur des bases fixes positionnées sur les deux quartiers de la face visible de l’astre (l’un ou l’autre est toujours éclairé par le soleil), envoient un faisceau de micro-ondes vers la terre. Mais l’émission des ondes radio n’est possible que si la lune est en ligne directe avec la station terrestre de réception. Lorsque ce ne sera pas le cas, des collecteurs en orbite lunaire ou terrestre devraient être en mesure d’assurer le relais.

A savoir

Le système de collecte spatiale de l’énergie solaire est constitué du segment spatial proprement dit (les infrastructures spatiales : satellite, miroirs, panneaux solaires, etc.), du procédé de transport (micro-ondes ou laser) et du segment sol (l’antenne de réception).