Face aux défis majeurs de la transition énergétique et à la nécessité de décarboner massivement le mix électrique mondial, les énergies renouvelables terrestres se heurtent à une contrainte physique inévitable : l’intermittence. Le solaire photovoltaïque classique et l’éolien dépendent étroitement des conditions météorologiques et du cycle nycthéméral. Pour surmonter cet obstacle, la communauté scientifique et les agences spatiales réévaluent un concept autrefois réservé à la science-fiction : le solaire spatial ou Space-Based Solar Power (SBSP).
L’idée repose sur le déploiement de gigantesques centrales solaires orbitales positionnées en orbite géostationnaire à environ 36 000 km de la Terre. Libérés de l’atmosphère terrestre, de la couverture nuageuse et de la nuit, ces satellites collectent l’énergie solaire en continu avant de la convertir et de la retransmettre vers la Terre sous forme de micro-ondes ou de faisceau laser. L’Europe s’active désormais pour évaluer la faisabilité technique, économique et environnementale d’un tel réseau de centrales cosmiques.
L’Agence spatiale européenne (ESA) a franchi une étape décisive en lançant l’initiative SOLARIS. Ce programme d’études préparatoires vise à fournir aux décideurs politiques européens les données scientifiques et technologiques nécessaires pour décider de la concrétisation d’un programme de développement à grande échelle. Des acteurs industriels majeurs de l’aéronautique et de l’énergie, à l’instar de Thales Alenia Space, Airbus Defence and Space ou Enel, participent activement aux travaux d’ingénierie et de faisabilité.
En orbite géostationnaire, le rayonnement solaire est environ 10 fois plus intense que la moyenne reçue à la surface de la Terre. L’absence d’absorption atmosphérique et l’exposition quasi permanente au Soleil garantissent un flux d’énergie de près de 1 360 W/m², disponible 24 heures sur 24 et 365 jours par an, à l’exception de très courtes périodes d’éclipse lors des équinoxes.
- Production continue : Délivrance d’une puissance électrique de base en continu (baseload power), capable de rivaliser avec le nucléaire sans générer de déchets radioactifs.
- Empreinte au sol optimisée : Les stations réceptrices terrestres demandent une surface inférieure à celle des champs photovoltaïques terrestres de puissance équivalente.
- Flexibilité géographique : Possibilité d’orienter le faisceau d’énergie vers différentes réceptrices au sol selon les besoins des réseaux nationaux ou des urgences humanitaires.
Le cœur technologique du solaire spatial réside dans la conversion et la transmission d’énergie sans fil à très longue distance. Les panneaux solaires photovoltaïques du satellite captent la lumière du Soleil et génèrent un courant continu. Ce courant est ensuite converti en ondes électromagnétiques dans le domaine des radiofréquences, généralement sur les bandes de 2,45 GHz ou 5,8 GHz.
Le faisceau de micro-ondes ainsi formé est dirigé avec une extrême précision vers une antenne réceptrice terrestre, appelée « rectenne » (rectifying antenna). Installée au sol ou sur des structures flottantes en mer, cette rectenne capture le rayonnement HF pour le reconvertir immédiatement en électricité à haute tension directement injectée sur le réseau de distribution public. Le rendement global de conversion de la chaîne globale est estimé par les ingénieurs entre 70 % et 80 % pour la phase de retransmission.
Sur le plan de la sécurité sanitaire et environnementale, la densité d’énergie du faisceau est conçue pour ne pas dépasser 230 W/m² au centre de la rectenne. Cette intensité, non ionisante et équivalente à un quart de la puissance du soleil de midi à l’équateur, écarte les risques d’exposition accidentelle pour la faune aviaire ou le survol des aéronefs civil.
Si la physique du solaire spatial est maîtrisée sur le papier et validée par des démonstrations en laboratoire à petite échelle, l’obstacle majeur demeure la logistique spatiale. Une centrale solaire orbitale de 1 à 2 gigawatts — équivalente à la puissance d’un réacteur nucléaire moderne — représenterait une structure de plusieurs kilomètres de longueur pour un poids total estimé entre 10 000 et 20 000 tonnes.
Le déploiement d’une telle infrastructure nécessite l’assemblage autonome en orbite de milliers de modules standardisés par des bras robotisés. L’équation économique du projet dépend entièrement de l’accès au spatial lourd à très bas coût. L’émergence de lanceurs lourds réutilisables promet de faire baisser les coûts d’injection en orbite sous le seuil des 500 € par kilo, condition préalable pour rendre le kilowattheure orbital compétitif sur le marché européen de l’électricité.
La course au solaire spatial s’inscrit également dans un contexte de compétition géopolitique globale. Les États-Unis (via la DARPA et des instituts comme Caltech), la Chine (avec sa station d’essais de Bishan) et le Japon (sous l’impulsion de la JAXA) mènent des programmes nationaux ambitieux visant la mise en service de prototypes opérationnels avant 2035.
Pour l’Union européenne, maîtriser cette technologie garantit une indépendance stratégique vis-à-vis des importations de combustibles fossiles et des métaux critiques nécessaires aux stockages par batteries géantes. L’intégration du solaire spatial dans le mix énergétique européen viendrait compléter l’éolien offshore et le nucléaire, stabilisant la fréquence des réseaux interconnectés.
L’évolution rapide des technologies d’assemblage automatisé en orbite et l’effondrement des coûts d’accès à l’espace transforment ce qui semblait irréaliste en une option énergétique crédible à l’horizon 2040-2050.
Solaire Spatial & Programme SOLARIS (ESA)
Space-Based Solar Power • Orbite GEO 36 000 kmÉvaluation technique, économique et environnementale du réseau de centrales solaires orbitales
Le Space-Based Solar Power (SBSP) offre une solution révolutionnaire au problème d’intermittence des Énergies Renouvelables terrestres. Positionnées en orbite géostationnaire (36 000 km), les centrales solaires orbitales captent un rayonnement ininterrompu de ~1 360 W/m² et retransmettent l’électricité sous forme de micro-ondes vers des rectennes terrestres avec un rendement global de 70% à 80%. Soutenu par l’ESA via l’initiative SOLARIS (avec Airbus, Thales Alenia Space, Enel), ce projet vise une puissance en base (baseload) de 1 à 2 GW par satellite, sous réserve d’un coût de lancement réutilisable réduit sous la barre des 500 €/kg.
Production Baseload Continue 24/7
Facteur de charge supérieur à 90 % sans contrainte de météo ni de nuit, fournissant une énergie décarbonée stable pour rivaliser avec le nucléaire.
Faisceau Micro-ondes Sécurisé
Transmission sans fil à 2.45 ou 5.8 GHz vers rectenne ajourée au sol avec une densité maximale de 230 W/m², totalement non ionisante pour la faune et les avions.
Assemblage Autonomous en Orbite
Structures de 10 000 à 20 000 tonnes montées par bras robotisés en orbite GEO, rendues viables par l’émergence des lanceurs lourds réutilisables.
| Critère d’évaluation | Solaire photovoltaïque terrestre | Solaire spatial (Space-Based Solar Power – SBSP) |
|---|---|---|
| Régularité de production | Intermittente (Météo, nuit, couverture nuageuse) | Continue (24h/24, 365j/an hors équinoxes) |
| Facteur de charge moyen | 15 % à 25 % selon la latitude | > 90 % en orbite géostationnaire (GEO) |
| Intensité lumineuse captée | 150 à 300 W/m² au sol en moyenne | ~ 1 360 W/m² sans filtrage atmosphérique |
| Maturité technologique (TRL) | TRL 9 (Commercialisation industrielle mûre) | TRL 4-6 (Démonstrateurs et composants validés) |
| Coût d’investissement initial | Faible à modéré (< 1 €/W) | Très élevé (Poids des lancements orbitaux) |
| Surface d’emprise au sol | Élevée (Vastes parcs photovoltaïques) | Modérée (Rectenne ajourée laissant passer la lumière) |
1. Conversion & Transmission d’Énergie Sans Fil (WPT)
Les panneaux PV orbitaux captent le flux solaire et le convertissent en courant continu, immédiatement transformé en ondes électromagnétiques dans les bandes de 2,45 GHz ou 5,8 GHz. Le faisceau est pointé vers la rectenne terrestre qui le reconvertit en électricité haute tension injectée sur le réseau public avec une efficacité globale de 70-80 %.
2. Logistique Spatiale & Assemblage Robotisé en Orbite
Une centrale SBSP de 1 à 2 GW pèse entre 10 000 et 20 000 tonnes pour plusieurs kilomètres de long. Le projet repose sur l’assemblage autonome en orbite par des bras robotisés de modules standardisés. L’abaissement des coûts de lancement sous les 500 €/kg grâce aux fusées réutilisables est la condition sine qua non de la rentabilité.
3. Sécurité Sanitaire & Densité Limite du Faisceau
La densité de puissance du faisceau micro-ondes est bridée à 230 W/m² au centre de la rectenne. Cette intensité, non ionisante et équivalente à un quart du soleil équatorial de midi, ne présente aucun danger pour l’environnement, la faune aviaire ou les aéronefs civil traversant la zone.
4. Compétition Géopolitique & Indépendance Européenne
Face aux programmes des États-Unis (DARPA/Caltech), de la Chine (Bishan) et du Japon (JAXA), l’initiative européenne SOLARIS réunit Thales Alenia Space, Airbus et Enel pour assurer la souveraineté énergétique de l’UE et affranchir le continent des dépendances aux métaux critiques de stockage.
Alors que l’Europe cherche à sécuriser son avenir énergétique tout en respectant ses objectifs de neutralité carbone, les décideurs continentaux feront-ils le choix audacieux d’investir massivement dans cette infrastructure orbitale pour faire de l’espace la véritable centrale verte de demain ?
