L'électricité qui vient du ciel

Lorsque le rayonnement solaire traverse notre atmosphère, 30 % est directement réfléchi vers l'espace, puis par les nuages (20%), les diverses couches de l'atmosphère (6%), et la surface de la terre (4%).

Les capteurs solaires seront répartis en orbite géostationnaire sur un longueur de 15 km environ. Il faudra entre 18 et 24 lancements et plus de 10 ans pour assembler cet immense panneau solaire. © NASA

Bref, seule une petite fraction des rayons du Soleil arrivent effectivement au sol terrestre. La puissance reçue dépasse rarement les 350 W/m². Rajoutons que seulement 4% à 15% du rayonnement est converti en énergie électrique, et on comprend que cette énergie restera très limitée, à moins d'aller capter les rayons dans l'espace.

Une source d'énergie continue et inépuisable

En haute atmosphère, le rayonnement est presque quatre fois plus puissant que celui à la surface terrestre (environ 1300 W/m²). De plus, il est permanent (sur une orbite géostationnaire, le satellite est éclairé 99 % du temps), et ne dépend pas des saisons ou de la météo.

La NASA planche depuis des années sur un satellite capable de collecter les rayons du Soleil puis de transmettre l'énergie à des capteurs sur Terre. Son projet, baptisé SPS (Solar Power Satellite), comprend un "collecteur", une sorte d'immense antenne parabolique qui capte le rayonnement solaire, et des capteurs au sol où arriverait l'énergie sous forme de micro-ondes. 5 à 10 Gigawatts/h pourraient ainsi être transférés vers la Terre (l'équivalent de 5 à 10 tranches nucléaires).

L'énergie solaire par rayon laser

De son côté, EADS a choisi la technique du rayon laser pour transmettre l'énergie solaire. "D'abord, les structures orbitales nécessaires sont cinquante fois plus petites" argumente Frank Steinsiek, responsable du projet Solar Power Initiative (SPI). "Ensuite, le faisceau laser assure une meilleure concentration de l'énergie et évite, sur de très longues distances, des dispersions latérales souvent incontrôlables. D'autre part, il n'affecte pas les systèmes électroniques de communication ou de navigation dans le voisinage. Enfin, les effets que peut avoir une émission continue de micro-ondes sur l'atmosphère terrestre ne sont pas sans risques."

Mais un laser n'est pas pour autant facile à manipuler. Le faisceau doit pointer vers les récepteurs au sol avec une extrême précision. Pour cela, le laser transmet des informations de reconnaissance de position en même temps que l'énergie. Des capteurs sur les récepteurs mesurent ainsi en permanence sa position, et orientent le rayon en fonction. Il faut toujours un angle de 90° entre le panneau de cellules photovoltaïques et le faisceau.

Une antenne parabolique de 78,5 km de diamètre

D'autres obstacles doivent encore être surmontés. D'abord, améliorer la puissance du laser. On en est aujourd'hui à quelques watts, alors qu'on va devoir compter en mégawatts. D'autant plus que, contrairement aux micro-ondes, le laser ne passe pas à travers les nuages.

Le faisceau devra donc être transmis par des stations relais dans la haute atmosphère (25 km d'altitude), par micro-ondes, voir par câble ! Pour simplifier, on pourra aussi installer les récepteurs dans des régions assez dégagées, comme l'Afrique du Nord ou les pôles. Mais ce n'est évidemment pas à ces endroits que l'on a le plus besoin d'électricité.

Une fois réglés ces problèmes théoriques, il faut encore construire le générateur orbital. Un laser de 400 watts pèse actuellement 12 tonnes. Imaginez son poids pour une puissance de 10 gigawatts. Le réflecteur devrait lui-même mesurer 78,5 km de diamètre ! Un peu encombrant pour envoyer en orbite : il faudrait des centaines de voyages pour assembler cette énorme antenne, ce qui coûterait un prix faramineux (le lancement d'un kilo dans l'espace revient entre 300 et 380 euros). Enfin, les risques d'endommagement par un astéroïde ne sont pas négligeables.