L’Énergie Solaire depuis l’Espace

Par Jeff Brown, responsable de la recherche technologique
chez L’investisseur Tech

• L’énergie solaire spatiale (SBSP)

• Tirer parti des infrastructures solaires existantes

• Mini preuve de concept

• Toute énergie possible fera l’affaire

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Cher lecteur,

L’une des questions que mes abonnés me posent le plus fréquemment au fil des années porte sur l’envoi d’énergie solaire vers la Terre par faisceau.

Je le comprends tout à fait.

À première vue, cela ressemble à une belle histoire… Une énergie propre.

La puissance illimitée du soleil.

Environ 173 000 térawatts d’énergie solaire atteignent la Terre en permanence depuis l’espace.

C’est suffisant pour alimenter l’ensemble des besoins énergétiques de la Terre pendant un an en à peine 90 minutes.

C’est bien sûr la raison pour laquelle j’écris depuis un moment que les services web orbitaux – assurés par des centres de données IA en orbite – ont tout leur sens.

Grâce au SpaceX Starship, l’économie du lancement et de l’exploitation de services web orbitaux (OWS) est parfaitement justifiée, avec toute l’énergie gratuite et le refroidissement gratuit disponibles en orbite héliosynchrone.

Source : CSIS Aerospace Security Project, estimations PayloadResearch | 2024

Nombreux sont ceux qui ont avancé que l’amélioration des conditions économiques est la même raison pour laquelle l’envoi d’énergie solaire vers la Terre par faisceau aurait tout son sens.

Mais ces arguments ont tendance à ignorer deux problèmes gênants… La physique.

Et la sécurité de l’envoi d’énergie vers la Terre.

L’énergie solaire spatiale (SBSP)

Je suis cette technologie depuis plus d’une décennie, et je suis donc toujours attentif à la moindre avancée ou annonce récente.

Cette semaine, Meta (META) a retenu mon attention avec une annonce de partenariat avec Overview Energy visant à acheminer jusqu’à 1 gigawatt (GW) d’énergie solaire spatiale (SBSP) vers la Terre pour alimenter les centres de données de Meta.

À première vue, cela semble bien sûr enthousiasmant. 1 GW correspond grosso modo à la production d’une centrale nucléaire – suffisant pour alimenter un immense centre de données IA hyperscale.

Mais les détails ont leur importance.

L’accord ne porte que sur un « accord de réservation de capacité », qui donne essentiellement à Meta un accès prioritaire à l’énergie solaire spatiale d’Overview Energy, à condition qu’Overview Energy parvienne à faire fonctionner sa technologie à l’échelle industrielle.

Aucun investissement ni financement de la part de Meta n’a été annoncé dans le cadre de cet accord.

C’est un détail important, car Overview Energy n’existe que depuis quelques années.

Cette start-up basée à Ashburne, en Virginie, n’a levé que 18,48 millions de dollars à ce jour.

Son dernier tour de table remonte à septembre 2024.

La réalité, c’est que des milliers de tonnes métriques de satellites générateurs d’énergie solaire devraient être lancés en orbite pour atteindre 1 GW de production énergétique, ce qui nécessiterait des milliards de dollars.

C’est un défi considérable pour une petite entreprise qui n’a levé que 18,48 millions de dollars.

Mais laissons la question financière de côté et intéressons-nous à la technologie et à l’approche adoptées par Overview Energy, que je trouve véritablement intéressantes.

Tirer parti des infrastructures solaires existantes

Overview Energy prévoit de lancer une vaste constellation de satellites générateurs d’énergie solaire en orbite géostationnaire terrestre (GEO)… et de renvoyer l’énergie produite vers la Terre, directement vers des installations solaires industrielles existantes.

Source : Overview Energy

Plutôt que de créer de nouveaux récepteurs d’énergie personnalisés sur Terre pour capter des faisceaux de micro-ondes concentrés – ou des faisceaux de lumière solaire concentrés à partir de miroirs orbitaux… Overview Energy utilise des réseaux de diodes laser pour envoyer de la lumière proche infrarouge (proche IR) à faible intensité vers des installations de production d’énergie solaire industrielles existantes.

Les panneaux solaires terrestres traitent la lumière proche IR transmise par faisceau d’une manière similaire à la façon dont ils traitent la lumière du soleil.

Les panneaux solaires au sol sont ainsi capables de convertir les faisceaux proche IR en électricité.

En théorie, Overview Energy pourrait tirer parti de n’importe quelle ferme solaire industrielle sur Terre, à condition de disposer d’une constellation de satellites solaires spatiaux suffisamment grande.

Fermes solaires industrielles sur Terre | Source : Overview Energy

Mais cette approche soulève un problème majeur.

Elle n’a jamais fait ses preuves.

Overview a testé son système de transmission d’énergie proche IR en laboratoire à une puissance de plusieurs milliers de watts.

Et en novembre dernier, la société a démontré son système laser et optique pour l’envoi de lumière proche IR à bord d’un avion Cessna Caravan.

Mini preuve de concept

Le Cessna a volé à une altitude de 5 kilomètres et a transmis de l’énergie par faisceau vers des panneaux solaires depuis cette distance.

Le système a réussi à suivre les panneaux solaires au sol, à se verrouiller sur eux et à transmettre l’énergie, les panneaux solaires étant capables de produire de l’électricité.

Source : Overview Energy

Une expérience intéressante.

Malheureusement, aucune mention n’a été faite du rendement du système ni de la quantité d’énergie produite par les panneaux solaires.

Mais compte tenu des dimensions du système laser et optique embarqué dans le Cessna, il semble évident que ce n’était pas grand-chose.

Il s’agissait simplement d’une démonstration de preuve de concept.

Une expérience.

Pour être tout à fait clair, aucune transmission d’énergie spatiale n’a encore été tentée par Overview Energy.

C’est probablement la raison pour laquelle Meta n’a pas réalisé d’investissement en capital significatif dans Overview dans le cadre de cet accord.

Les grandes questions que je me poserais porteraient sur :

• Le rendement du système – la conversion de l’énergie solaire en électricité entraîne de nombreuses pertes : pertes lors de la transmission par laser, pertes lors du passage dans l’atmosphère (nuages, vapeur d’eau, mauvais temps). Je m’attendrais à ce que ce qui atteint la Terre ne représente que 20 à 30 % de ce qui est capté dans l’espace.

• L’économie – un faible rendement impacte directement la rentabilité d’un tel système.

• La météo – le proche IR se comporte moins bien en cas de mauvais temps et de nuages qu’un faisceau de micro-ondes.

• La sécurité – en théorie, le faisceau à faible intensité devrait être sans danger, mais il faudrait en prouver l’innocuité pour les êtres humains comme pour la faune.

Toutes ces questions sans réponse et cette technologie non éprouvée soulèvent néanmoins une interrogation… Pourquoi une entreprise valorisée à 1 700 milliards de dollars comme Meta (META) s’intéresserait-elle à une toute petite société à la technologie non prouvée comme Overview Energy ?

Pourquoi se donner la peine de conclure un accord de réservation de capacité – quelque chose d’encore moins engageant qu’un accord d’achat d’électricité (PPA) plus classique ?

Eh bien, cela tient à une combinaison d’affichage vertueux et de couverture du risque.

Toute énergie possible fera l’affaire

Pour une entreprise comme Meta, qui dévore toutes les formes d’énergie pour faire fonctionner ses applications de réseaux sociaux et de messagerie à des fins de surveillance des données afin de vendre de la publicité, cet accord constitue une annonce de relations publiques à caractère d’écoblanchiment.

L’autre réalité difficile à admettre, c’est que Meta a besoin d’énergie sous toutes ses formes et en toutes quantités.

L’énergie est son principal goulot d’étranglement à la croissance.

Et naturellement, l’énergie propre, là où elle est disponible, est préférable au recours aux combustibles fossiles.

L’accord de réservation de capacité de Meta sera utilisé par Overview Energy pour espérer lever des capitaux supplémentaires en vue de poursuivre la recherche et le développement.

J’espère sincèrement qu’Overview parviendra à développer sa technologie.

Je reste cependant sceptique quant à la viabilité de cette approche à grande échelle d’un point de vue économique.

Mais je suis heureux de voir que l’équipe tente de vérifier si cela peut fonctionner.

La réalité, c’est que Meta s’efforce de nouer des partenariats avec pratiquement toute entreprise susceptible de lui fournir de l’énergie décarbonée.

Elle s’est déjà associée aux sociétés d’énergie géothermique Sage Geosystems et XGS Energy.

Meta a également conclu des accords avec Vistra (VST) et Constellation (CEG) pour l’énergie nucléaire par fission traditionnelle, ainsi qu’avec TerraPower pour son site Natrium dans le Wyoming, que j’ai eu l’occasion de visiter, et Oklo (OKLO), ces deux dernières étant des technologies de fission nucléaire de quatrième génération développant des petits réacteurs modulaires (SMR).

Le « partenariat » de Meta est donc logique.

Il ne coûte rien à Meta, sonne bien, et ouvre une autre source d’énergie potentielle dans le futur pour alimenter son activité.

C’est un joker, avec un horizon temporel lointain s’étendant bien au-delà des années 2030.

Mais l’annonce pourrait donner un coup de pouce à Overview Energy pour lever des capitaux, lui permettant ainsi de disposer des fonds nécessaires pour parvenir un jour à un test spatial de son approche technologique… La transmission d’énergie solaire vers la Terre.