Demain, d’imposantes fermes solaires, situées en orbite géostationnaire et aussi puissantes que des centrales nucléaires, pourraient-elles transmettre de l’électricité sur Terre pour alimenter des villes entières ? À la clé de ce scénario, une source d’énergie décarbonée, disponible en abondance et de manière continue, répondant aux besoins pressants de souveraineté en la matière. « Ce n’est plus de la science-fiction, mais un concept qui pourrait très bientôt faire partie de notre futur », s’enthousiasme Sanjay Vijendran, le physicien responsable, à l’Agence spatiale européenne (ESA), du projet Solaris. L’ambitieux projet, mené avec l’appui d’Airbus, vise à capter l’énergie solaire dans l’espace via des panneaux photovoltaïques, à l’envoyer sur Terre sous forme de micro-ondes et à la transformer en électricité.
Alors que Siemens Energy vient tout juste de s’associer à ce projet européen que l’ESA cherche à financer, Airbus assure avoir entamé des discussions avec plusieurs acteurs de l’énergie. Et affiche déjà un ambitieux calendrier : un démonstrateur aérien dans trois ans et un autre dans l’espace dans cinq ans, puis une première ferme solaire spatiale dans dix ans et une installation équivalente à une centrale nucléaire en 2040. Il faut dire qu’une course mondiale s’est engagée sur ce sujet, avec en tête les États-Unis et la Chine, mais aussi le Japon et le Royaume-Uni. Le concept date des années 1970, mais le défi climatique et la baisse du coût des lanceurs spatiaux le remettent au goût du jour.
Robots assembleurs
Principal verrou technologique : améliorer l’efficacité de la transmission d’énergie entre l’espace et la Terre. Une fois l’énergie électrique collectée par les panneaux photovoltaïques, elle devra être convertie en micro-ondes par une antenne pour être réceptionnée par une deuxième antenne au sol assurant la conversion inverse. « La grande majorité des pertes se situe au niveau de ces phases de conversion », précise Jean-Dominique Coste, le responsable d’Airbus Blue Sky, une entité chargée d’explorer les concepts de rupture. Sur son site d’Ottobrunn, en Allemagne, Airbus expérimente des antennes fournies par une start-up néo-zélandaise, Emrod. Alors que l’efficacité de l’installation s’élève à 5%, l’avionneur vise un rendement de 20% pour viabiliser le projet.
L’autre défi à relever est la construction dans l’espace des fermes solaires. Vu les dimensions en jeu, impossible pour un lanceur d’héberger de telles installations. Pour produire l’équivalent d’une centrale nucléaire, entre 1 et 2 gigawatts, le système devra avoir une superficie de plusieurs kilomètres carrés. « Nous avons développé des robots autonomes capables d’assembler ce type de structures », souligne Christophe Figus, le responsable robotique d’Airbus Defence and Space. Cette année, deux bras robotisés ont assemblé un réflecteur en moins de huit heures, à Toulouse, avec une précision de 0,5 millimètres. L’expert vise une démonstration similaire dans l’espace dès 2026.
Incertitudes techniques et financières
Mais les promoteurs de l’énergie solaire spatiale en ont bien conscience, les enjeux liés à la sécurité et à l’acceptation sociétale détermineront en partie l’avenir de cette solution. Raison pour laquelle les micro-ondes ont été préférées au laser, de plus grande densité énergétique. L’encombrement au sol des futures installations dépendra des densités énergétiques autorisées et variera entre 1 et 6 km de rayon. Plus la densité sera faible, de l’ordre de 10 W/m2 par exemple, plus le faisceau sera large. Plus elle sera élevée, autour de 200 W/m2, plus le faisceau sera étroit. Une gestion de la taille qui pourrait être ajustée via l’intelligence artificielle. Quant au coût, il faut compter au minimum 20 milliards d’euros pour une installation de la puissance d’une centrale.
Malgré les nombreuses incertitudes techniques et financières, Airbus affiche une ferme intention de concrétiser ce projet. Son ambition : mettre en œuvre un réseau énergétique similaire au réseau de télécommunications. Les fermes solaires pourraient recharger des avions en plein vol, lesquels serviraient de relais pour d’autres aéronefs, et même des satellites, voire alimenter des sites de production d’hydrogène vert au sol. Et pour réduire l’usage des lancements d’équipements, pourquoi ne pas produire les matériaux dans l’espace ? Après tout, le régolithe lunaire contient de la silice et des métaux, tout ce qu’il faut pour produire des panneaux solaires en mettant à profit l’impression 3D. Si les financements sont encore à trouver, les idées fusent de toutes parts.
