Les panneaux solaires dans l'espace « pourraient fournir 80 % de l'énergie renouvelable de l'Europe d'ici 2050 »

Selon une étude, mais les obstacles technologiques et économiques persistent

Une étude conjointe du King’s College London et de l’Université Xi’an Jiaotong affirme qu’à l’horizon 2050, des panneaux solaires installés en orbite terrestre pourraient fournir jusqu’à 80 % des besoins en énergies renouvelables de l’Europe. Cette projection a de quoi séduire : une énergie inépuisable, disponible 24 heures sur 24, indépendante des aléas climatiques et des cycles jour/nuit. Mais derrière cette promesse futuriste se cache un ensemble de défis colossaux, technologiques, économiques, politiques et même sociétaux. L’idée de capter l’énergie solaire depuis l’espace n’est pas nouvelle : elle a été imaginée dès 1968 par Peter Glaser, ingénieur de la NASA. Aujourd’hui, elle ressurgit avec force dans le contexte de la transition énergétique et du pacte vert européen, mais reste confrontée à des obstacles immenses.

Une étude a estimé que les panneaux solaires spatiaux pourraient réduire de 80 % les besoins en énergie renouvelable terrestre de l'Europe d'ici 2050. À l'aide d'un modèle informatique détaillé du futur réseau électrique du continent, les chercheurs ont découvert qu'un système de panneaux spatiaux conçu par la NASA pourrait réduire le coût de l'ensemble du système électrique européen de près de 15 %. Il pourrait également réduire l'utilisation des batteries de plus des deux tiers.

Cette étude, menée par des chercheurs du King's College de Londres, est la première à évaluer l'impact potentiel de l'énergie solaire spatiale sur l'Europe. Les panneaux solaires spatiaux (SBSP pour Space-based solar power) qui ont donné ces résultats positifs utilisent une conception héliostatique. Cette conception, que le système imite, utilise des réflecteurs en forme de miroir pour collecter la lumière du soleil en orbite. La lumière du soleil est ensuite transmise à des stations sur Terre et convertie en électricité avant d'être acheminée vers un réseau électrique.

Le modèle informatique du réseau électrique du continent couvre 33 pays et simule la demande, la production et le stockage d'électricité afin d'identifier l'option la moins coûteuse pour répondre aux besoins en électricité de l'Europe.


L’argumentaire des partisans : une solution miracle aux limites du renouvelable terrestre

Une énergie quasi continue

Contrairement aux éoliennes et aux panneaux solaires terrestres, dépendants du vent et de la météo, les panneaux spatiaux bénéficient d’une exposition permanente au rayonnement solaire en orbite géostationnaire. L’électricité produite serait ensuite transférée vers la Terre via un faisceau micro-ondes dirigé vers des stations de réception au sol.

Des économies potentielles considérables

Selon la modélisation des chercheurs, un tel système permettrait de réduire :

• de plus de deux tiers les besoins en batteries et solutions de stockage,
• d’environ 35,9 milliards d’euros par an les coûts du système énergétique européen,
• et de 7 à 15 % les dépenses globales liées aux infrastructures de production et de distribution.
  

Un complément idéal pour le mix énergétique

Si cette technologie atteignait la maturité industrielle, elle permettrait d’assurer la stabilité du réseau électrique européen sans dépendre d’énormes parcs éoliens ou solaires, qui posent des problèmes d’occupation foncière et d’acceptabilité locale.

Les défis : de la théorie à la réalité

Lorsque les chercheurs ont intégré le concept SBSP dans le modèle basé sur les prévisions de la NASA concernant son potentiel énergétique, les résultats ont montré qu'il pourrait remplacer jusqu'à 80 % des énergies renouvelables terrestres en Europe.

Les chercheurs soulignent que les énergies renouvelables terrestres sont irrégulières et dépendantes des conditions météorologiques, ce qui complique leur approvisionnement fiable, et que leur coût varie. Les SBSP pourraient constituer une ressource énergétique centralisée alternative fonctionnant au-dessus de l'atmosphère avec une puissance continue de l'ordre du gigawatt.

Les auteurs notent que la modélisation ne tient pas compte des impacts potentiels liés aux défis spécifiques à l'espace, tels que la congestion orbitale, les interruptions de transmission ou la variabilité du faisceau, qui pourraient influencer la fiabilité et les performances opérationnelles des SBSP.

De plus, la rentabilité potentielle des SBSP ne pourrait être réalisée avant 2050, car leur construction, leur lancement et leur maintenance seraient trop coûteux, à moins que les progrès technologiques ne réduisent leurs coûts.

Si la promesse est alléchante, les obstacles techniques, économiques et environnementaux sont de taille :

Coût et échelle : La construction et le déploiement de méga-structures en orbite géostationnaire (à 36 000 km d'altitude) sont des défis d'ingénierie colossaux. Les premières estimations des années 70 chiffraient le coût à des dizaines, voire des centaines de milliards de dollars. Bien que les coûts de lancement aient baissé, la fabrication et l'assemblage de structures gigantesques (potentiellement de plusieurs kilomètres de long) restent des investissements pharaoniques.
Transmission d'énergie : La technologie de conversion et de transmission de l'énergie par micro-ondes est fonctionnelle, mais son application à grande échelle pour des gigawatts de puissance n'est pas exempte de questions. Pour mémoire, en 2023, le California Institute of Technology (Caltech) a réussi la première transmission d'énergie sans fil depuis l'espace vers la Terre avec son démonstrateur SSPD-1, qui a utilisé le dispositif MAPLE pour transmettre des micro-ondes captant l'énergie solaire vers un récepteur au sol. Cette expérience réussie, bien que produisant une quantité modeste d'énergie, confirme la faisabilité technologique de l'énergie solaire spatiale et son potentiel en tant que source d'énergie propre et constante. Des préoccupations sur les effets potentiels de ces faisceaux d'ondes sur l'environnement, la faune (notamment les oiseaux) et la santé humaine ont été soulevées, même si les experts estiment que les niveaux de puissance au sol seraient comparables à l'exposition solaire.
Risques spatiaux : Les satellites seraient vulnérables aux débris spatiaux, un risque qui ne cesse de croître avec l'augmentation du nombre de lancements. Une collision pourrait entraîner une perte de service majeure et générer encore plus de débris, créant un effet boule de neige ("syndrome de Kessler") qui rendrait l'orbite inutilisable.
Impact environnemental : Si l'énergie produite est verte, le processus de fabrication et de lancement ne l'est pas. La mise en orbite de ces immenses fermes solaires nécessiterait des centaines, voire des milliers de lancements de fusées, générant une pollution atmosphérique et un impact carbone significatifs, ce qui va à l'encontre de l'objectif initial de décarbonation.

D'ailleurs, le Dr Wei He, maître de conférences au département d'ingénierie du KCL et auteur principal de l'étude publiée dans Joule, a déclaré : « Il y a certains risques à prendre en compte, comme le fait que le satellite dans l'espace pourrait avoir trop de panneaux solaires. Cela pourrait-il provoquer des collisions ou être endommagé par des débris dans l'espace ? »

Malgré ces risques, Wei estime que les recherches montrent que le SBSP a le potentiel d'aider les pays à atteindre la neutralité carbone. « Le remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables est la mesure la plus importante que nous prenons en tant qu'êtres humains. L'énergie solaire spatiale est une technologie prometteuse qui peut fournir une énergie solaire continue en tant que source d'énergie renouvelable », a-t-il déclaré.

Les revers de la médaille : obstacles technologiques et économiques

Un coût encore astronomique

Les scénarios envisagés s’appuient sur deux designs principaux :

• le modèle hélistat (RD1), plus ambitieux mais nécessitant encore de gros progrès techniques,
• le modèle planaire (RD2), plus mature mais beaucoup moins performant économiquement.
  

Dans le meilleur des cas, les panneaux spatiaux resteraient 6 à 14 fois plus chers que les panneaux solaires terrestres prévus en 2050. En clair : pour devenir compétitifs, ils nécessiteraient une chute vertigineuse des coûts de lancement et de fabrication.

Une complexité logistique vertigineuse

Mettre en orbite des centrales solaires nécessiterait :

• des centaines de lancements de fusées lourdes,
• une maintenance extrêmement coûteuse dans l’espace,
• une gestion des risques liés aux débris spatiaux, déjà en forte augmentation.
  

Chaque panne, chaque défaillance d’antenne ou de module pourrait se traduire par des interruptions massives d’approvisionnement énergétique.

Des risques de sécurité et d’acceptabilité

Transférer l’énergie par faisceau micro-ondes suscite des inquiétudes légitimes :

• risques pour la santé humaine et animale si le rayonnement est mal dirigé,
• craintes de détournement militaire (l’arme énergétique par micro-ondes est une vieille obsession stratégique),
• opposition des populations locales à l’installation de gigantesques stations de réception au sol.
  

Les critiques fondamentales : mirage technologique ou réelle rupture ?

Malgré l’enthousiasme médiatique, plusieurs points restent très incertains :
[LIST][*]La maturité technologique : aucune centrale solaire...[/*]