vendredi 25 novembre 2022

L'Énergie solaire spatiale : future rupture stratégique ?


Face au défi climatique, face à la crise des énergies… une partie de la solution ne pourrait-elle pas venir de l'espace et des centrales solaires orbitales ? C'est la question que s'est posé cette année le centre européen d'inspiration spatiale Way4Space, basé à Saint-Médard-en-Jalles près de Bordeaux, dans une étude intitulée "Géopolitique de l'Énergie solaire spatiale". 

Ci-dessus: illustration de l'initiative européenne Solaris - capture vidéo de promotion ESA


Ce mercredi 23 novembre, en réunion de niveau ministériel, les membres de l'Agence spatiale européenne (ESA) ont voté un budget triennal de 16,9 milliards d'euros. Un budget -en hausse- qui comprend des missions d'exploration spatiale, d'observation de la Terre, ou encore les moyens d'accès à l'espace.
Mais au sein de ce budget, on trouve également le financement de programmes de recherches, et pour quelques dizaines de millions d'euros (tout de même), celui de l'initiative Solaris :


Solaris est une initiative de l'ESA qui doit évaluer d'ici 2025 les solutions touchant au domaine du "Space-Based Solar Power", ou autrement dit chez nous, l'Énergie solaire spatiale. Assez connu des spécialistes et des passionnés, le sujet reste néanmoins largement invisible aux yeux du grand public. Ce qui pourrait bientôt changer… 

De façon parallèle et indépendante, j'ai justement eu la chance ces derniers mois de mener un travail d'étude prospective lors d'une collaboration sur ce sujet précis avec Way4Space, le centre d'inspiration spatiale basé en Nouvelle Aquitaine. En effet, lors d'une réflexion préliminaire collégiale, nous avons rapidement identifié ce thème comme pouvant tout à fait s'insérer dans l'économie spatiale de demain. 


L’Énergie solaire spatiale : éternel concept de science-fiction ?

Dans son œuvre Reason en 1941, Isaac Asimov exprime le rêve de produire dans l’espace grâce au soleil une énergie propre, inépuisable et bon marché. Le Space-Based Solar Power, breveté au début des années 1970 aux USA sous la forme des "SPS" (pour Solar Power Satellites),  n’en est que la forme moderne. 

L'idée est simple, sur le papier (vulgarisons donc): l'énergie solaire est gratuite, propre, et inépuisable. De plus, affranchie des limites posées par notre atmosphère terrestre, sa captation directement dans l'espace est très largement supérieure à ce que nos panneaux photovolvaïques reçoivent sur Terre. Reste à ramener cette énergie depuis l'orbite, pour la convertir en électricité et l'intégrer à notre réseau énergétique: ce qui passe par la transmission à distance, sous forme de micro-ondes ou de laser.


Si le concept prend de la consistance durant la guerre froide, aucun programme n'est jamais lancé, ni à Washington, ni à Moscou. La problématique reste néanmoins étudiée par les scientifiques et les agences spatiales, de l'Inde au Japon, en passant par la Chine ou l'Europe. Tandis que l'innovation progresse, et surtout, que le monde spatial entame sa révolution. 
 
Le rêve serait donc en voie de devenir réalité alors que les études de faisabilité successives tendent à démontrer que les centrales solaires orbitales ne représentent pas, ou plus, un défi technique insurmontable.

Même si les moyens à déployer s’avèrent considérables (des superstructures orbitales d'échelle kilométrique), les innovations technologiques et la profonde transformation du marché spatial laissent augurer une faisabilité à moyen terme, la voie étant désormais ouverte pour une véritable économie en orbite dès 2040. Sur le plan politique, le processus de validation de tels investissements à long terme tarde à se concrétiser. Mais de nouvelles contingences (crise climatique, défi de l’indépendance énergétique, etc.) pèsent dorénavant sur nos sociétés et poussent à une évolution des politiques énergétiques. Des contraintes qui appellent de nouvelles solutions ?

Les récentes études européennes concluent qu'une "constellation" d'une cinquantaine de centrales solaires orbitales positionnée sur orbite géostationnaire pourrait fournir jusqu'au tiers des besoins électriques du continent en 2050. Sans aller jusqu'à cette objectif très ambitieux, l'Énergie solaire spatiale apparait d'ores et déjà comme une solution de rupture qui pourrait être intégrée au futur mix énergétique de nos sociétés.
Les conclusions sont sensiblement les mêmes parmi les autres puissances spatiales, en particulier en Chine, où il existe une véritable volonté de mener un tel programme. 


Émulation internationale entre puissances spatiales

Un travail de cartographie des projets touchant au Space-Based Solar Power a donc été réalisé par Way4Space. Il démontre que, les unes après les autres, les puissances spatiales établissent des feuilles de route visant à l’accomplissement de programmes d’Énergie solaire spatiale. Il nous offre l’occasion d’établir une prise de vue qui, de 1970 à 2070, constitue la photographie potentielle d’un siècle de Space-Based Solar Power. Il montre aussi que la technologie permet d’imaginer demain l’impensable d’hier (baisse sensationnelle du coût de l'accès à l'espace, progrès de la robotique…).

Surtout, l’étude quantifie une certaine accélération dans l’émergence des acteurs ou des travaux affiliés, signe que la problématique accède désormais à un rang de considération supérieur pour ce qui constitue peut-être la source d’une rupture énergétique et donc stratégique ?

En effet, comment réagiront les puissances face à un tel bouleversement des flux traditionnels des ressources énergétiques ? Certains acteurs, comme l'Europe, peuvent-ils s'affranchir ainsi de leurs dépendances tout en s'inscrivant dans la réalisation de leurs objectifs de décarbonation ? 
De telles superstructures orbitales feront elles l'objet d'un effort sans précédent de collaboration internationale, comme le pensait Abdul Kalam en Inde ? Ou seront-elles au contraire des assets souverains fondamentaux, à protéger ?

A noter que j'évoque ici surtout l'intérêt civil, mais que bien sûr, il existe des travaux militaires sur la question, et cela pour des besoins évidents (la projection de forces). Les laboratoires de recherche de l'US Air Force ou de la Navy sont particulièrement en pointe dans ce domaine, et devraient placer sur orbite des démonstrateurs dans les toutes prochaines années. Une expérience était même embarquée sur la dernière mission du drone spatial américain X-37B.

Illustration de François Schuiten pour l'AID -© Red Team Défense, 2022.

En France, c'est la Red Team de l'Agence d'Innovation de défense (AID) qui a publié en 2022 un scénario intitulé "Après la nuit carbonique", dans lequel des forces projetées sur un théâtre asiatique dans les années 2050 devaient faire face à un drastique rationnement énergétique. 


Si vous désirez en apprendre plus, découvrir ce rapport, ou même en cas d'intérêt professionnel et/ou scientifique pour les axes d'innovation qui touchent à cette question du Space-Based Solar Power, il est possible de contacter Way4Space via le site internet www.way4space.com.


1 commentaire:

  1. On parle déjà de la difficulté à garantir la sécurité des éoliennes offshore à 50 km des côtes pour un État...
    https://theatrum-belli.com/leolien-offshore-un-defi-pour-la-securite-et-la-surete-maritimes/

    Mais tout amateur de science-fiction s'est attardé sur votre article. ;-)

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