{"id":1049,"date":"2019-09-16T11:49:01","date_gmt":"2019-09-16T09:49:01","guid":{"rendered":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=1049"},"modified":"2019-09-23T11:11:02","modified_gmt":"2019-09-23T09:11:02","slug":"la-production-delectricite-par-le-solaire-photovoltaique-quoi-de-neuf-sous-le-soleil","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=1049","title":{"rendered":"La production d’\u00e9lectricit\u00e9 par le solaire photovolta\u00efque: quoi de neuf sous le Soleil?"},"content":{"rendered":"

La consommation mondiale d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 croit de fa\u00e7on continue depuis de nombreuses ann\u00e9es<\/strong> (19% du mix \u00e9nerg\u00e9tique final en 2017 et 15% en 2000) et l\u2019AIE dans son rapport annuel 2018 (IEA, World Energy Outlook 2018<\/em>, www.iea.org<\/a>) a propos\u00e9 un sc\u00e9nario dans lequel la demande d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 cro\u00eetrait \u00e0 un rythme annuel de 2,1% d\u2019ici 2040. Elle envisageait une variante \u00e9lectrique forte de ses sc\u00e9narios, \u00ab Le futur est \u00e9lectrique \u00bb, qui pr\u00e9voit un taux plus \u00e9lev\u00e9 d\u2019\u00e9lectrification de la plan\u00e8te (31% de la consommation finale d\u2019\u00e9nergie en 2040) avec une part importante des \u00e9nergies renouvelables et notamment de la contribution des fili\u00e8res solaires. Rappelons qu\u2019il en existe deux, la fili\u00e8re photovolta\u00efque (PV) est la principale (les photons solaires sont transform\u00e9s en courant \u00e9lectrique dans un mat\u00e9riau semi-conducteur constituant une cellule solaire), et celle \u00e0 concentration (le rayonnement solaire, en chauffant un fluide \u00e0 l\u2019aide de miroirs produit de la vapeur qui alimente une turbine), elle a besoin d\u2019un fort ensoleillement. La seconde progressant plus lentement, nous allons nous int\u00e9resser \u00e0 la fili\u00e8re PV.<\/p>\n

La puissance mondiale install\u00e9e de centrales solaires photovolta\u00efques, raccord\u00e9es \u00e0 un r\u00e9seau, progresse \u00e0 un rythme soutenu, depuis le d\u00e9but du si\u00e8cle,<\/strong> comme le montre une \u00e9tude r\u00e9cente du march\u00e9 des centrales solaires de l\u2019AIE (IEA, Snapshot of global PV markets<\/em>, 2019, www.iea.org<\/a>, cf. aussi IRENA, Renewable energy statistics, 2019<\/em>, www.resouceirena.irena.org<\/a> ). Elle a d\u00e9pass\u00e9, en effet, pour la premi\u00e8re fois en 2018, la barre symbolique des 500 GW<\/strong>\u00a0; rappelons que l\u2019ensoleillement \u00e9tant variable, un panneau solaire ne produit de l\u2019\u00e9nergie \u00e9lectrique, en moyenne annuelle, \u00e0 une puissance qui n\u2019est qu\u2019une fraction de sa puissance nominale c\u2019est-\u00e0-dire maximum, soit environ 15 % en France. Si en 2018, la puissance mondiale install\u00e9e a augment\u00e9 de 100 GW (76,4 GW en 2016 et 99 GW en 2017), on observe un net ralentissement des investissements dans la fili\u00e8re l\u2019an dernier<\/strong>. La Chine est l\u2019incontestable leader \"\"<\/a>mondial du solaire PV avec 45 GW install\u00e9s en 2018 (une capacit\u00e9 cumul\u00e9e de 176 GW), l\u2019Inde est le num\u00e9ro 2 avec 11 GW install\u00e9s, et les Etats-Unis en troisi\u00e8me position avec 10,6 GW mais ils sont en deuxi\u00e8me position pour la capacit\u00e9 cumul\u00e9e (62 GW) suivis de pr\u00e8s par le Japon avec une puissance cumul\u00e9e de 56 GW et l\u2019Allemagne en quatri\u00e8me position avec 45,4 GW, la France venant en neuvi\u00e8me position avec 9 GW. On observe que l\u2019ensemble des pays de l\u2019UE n\u2019ont augment\u00e9 leur puissance install\u00e9e que de 8,3 GW l\u2019an dernier mais avec une puissance cumul\u00e9e de 115 GW. S\u2019agissant de la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9, on observe que l\u2019Allemagne qui n\u2019est pas un pays o\u00f9 le Soleil est particuli\u00e8rement g\u00e9n\u00e9reux, produit 8% de son \u00e9lectricit\u00e9 avec la fili\u00e8re PV (la Gr\u00e8ce et l\u2019Italie pr\u00e8s de 7, 5 % chacune et la France seulement 2,2%). Enfin, remarquons que l\u2019\u00e9nergie solaire n\u2019assure que 3% de la production \u00e9lectrique mondiale (l\u2019\u00e9olien 7% et l\u2019hydraulique 17%). Toutefois, l’AIE, dans ses derni\u00e8res projections, \u00ab\u00a0pr\u00e9voit\u00a0\u00bb un net rebond des investissements dans les \u00e9nergies renouvelables, en 2019,\u00a0\u00a0notamment pour le solaire (une augmentation de 17% des capacit\u00e9s install\u00e9es).\u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n

Il est utile de faire un zoom sur la situation de la France<\/strong> (avec des donn\u00e9es fournies par l\u2019ADEME, cf. IEA, PVPS Annual report 2018<\/em>, 2019). En 2018, les nouvelles capacit\u00e9s install\u00e9es s\u2019\u00e9levaient \u00e0 862 MW compar\u00e9s \u00e0 875 MW en 2017 ce qui repr\u00e9sente un ralentissement de la dynamique comme d\u2019ailleurs au niveau mondial. Les 9 GW de puissance cumul\u00e9e correspondaient au total, fin 2018, \u00e0 425\u00a0000 installations (90 % d\u2019entre elles d\u2019une puissance inf\u00e9rieure \u00e0 9 kW, mais les deux tiers de la puissance install\u00e9e correspondent \u00e0 des puissances sup\u00e9rieures \u00e0 100 kW (cf. photo de l\u2019installation Urbasolar \u00e0 St Privas dans le Gard sur un parking, photo urbasolar\/M. Colin) Le kWh \u00e9lectrique \u00e9tait revendu au r\u00e9seau (sans autoconsommation) pour les petites installations (\u2264 3 kW) \u00e0 18 c\u20ac et \u00e0 8 c \u20ac pour celles de plus grande puissance (de 100 \u00e0 500 kW).<\/p>\n

Apr\u00e8s une forte croissance des investissements dans les fili\u00e8res renouvelables depuis 2010 (55%), ceux-ci se sont tass\u00e9s ces deux derni\u00e8res ann\u00e9es<\/strong> (IEA, World Energy Investments 2019<\/em>) pour le solaire comme pour l\u2019\u00e9olien, alors que le co\u00fbt en capital du kW install\u00e9 a baiss\u00e9 des trois quarts pour le solaire, de 20 % pour l\u2019\u00e9olien et de 50 % pour les batteries utilis\u00e9es pour le stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 sur les centrales. Il est vrai que ce sont les pays \u00e9mergents, la Chine, l\u2019Inde et les pays africains, o\u00f9 la demande d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 est potentiellement forte, qui sont des march\u00e9s en croissance. Les progr\u00e8s des techniques de production et de stockage seront des \"\"<\/a>vecteurs de la croissance des \u00e9nergies renouvelables, en particulier pour la fili\u00e8re solaire photovolta\u00efque.<\/strong> Le stockage est un point cl\u00e9 et la baisse des co\u00fbts de production d\u00e9pend en partie de ceux des batteries (le stockage pour la fili\u00e8re \u00e0 concentration peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9 par voie thermique).\u00a0 Ainsi, en Californie \u00e0 Los Angeles, un projet de nouvelle centrale PV de 400 MW \u00e9tait en discussion en juillet 2019 (il devrait fournir 7% de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 de la ville) pour un co\u00fbt estim\u00e9 \u00e0 2 c$ \/ kWh pour la production et \u00e0 1,3 c$\/ kWh pour le stockage avec des batteries de 800 MW, une \u00e9lectricit\u00e9 moins co\u00fbteuse que celle d\u2019origine thermique (R.F. Service, \u00ab\u00a0Solar plus batteries is now cheaper than fossil power\u00a0\u00bb, Science<\/em>, vol. 365, p. 108, 12 July 2019, www.sciencemag.org). Le stockage dans des barrages est la technique de loin la plus utilis\u00e9e mais, faute de sites disponibles pour les construire, notamment en Europe, la batterie lithium-ion est le mode de stockage le plus utilis\u00e9 pour les centrales solaires (elle est aussi utilis\u00e9e dans les voitures \u00e9lectriques, cf? photo), mais sa densit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique ne progresse que lentement (150 Wh\/kg). D\u2019autres options sont envisag\u00e9es comme les couples lithium-air, sodium-ion ou sodium-soufre (test\u00e9 par EDF \u00e0 La R\u00e9union, il a l\u2019inconv\u00e9nient de fonctionner \u00e0 haute temp\u00e9rature). La fili\u00e8re hydrog\u00e8ne est une autre option envisag\u00e9e pour le stockage, elle consiste \u00e0 produire de hydrog\u00e8ne avec l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par \u00e9lectrolyse de l\u2019eau, celui-ci peut ensuite \u00eatre transform\u00e9 en m\u00e9thane, partiellement ou totalement, et inject\u00e9 dans un gazoduc (la technique dite \u00ab\u00a0power to gas\u00a0\u00bb), ou bien utilis\u00e9 dans une pile \u00e0 combustible pour reproduire de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9, par exemple \u00e0 une heure de pointe. Une installation pilote \u00ab\u00a0Jupiter 1000\u00a0\u00bb de 1 MW \u00e9lectrique, soutenue par l\u2019ADEME, est en cours de test \u00e0 Fos-sur-Mer. La rentabilit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique (en g\u00e9n\u00e9ral inf\u00e9rieure \u00e0 50%) et \u00e9conomique de cette technique est loin d\u2019\u00eatre acquise.<\/p>\n

Il reste enfin une derni\u00e8re question\u00a0: peut-on escompter des progr\u00e8s dans le rendement des cellules solaires\u00a0<\/strong>? Le rendement des cellules au silicium, le semi-conducteur le plus utilis\u00e9, est aujourd\u2019hui au maximum de 25%, en utilisant des concentrateurs optiques pour le rayonnement solaire. Depuis quelques ann\u00e9es des travaux importants sont consacr\u00e9s \u00e0 des nouveaux mat\u00e9riaux, les p\u00e9rovskites, notamment au Japon et \u00e0 l\u2019EPFL \u00e0 Lausanne. Ces compos\u00e9s organiques et halog\u00e9n\u00e9s (\u00e0 base d\u2019iode par exemple) du plomb et de l\u2019\u00e9tain ont un rendement de 22%, ils peuvent \u00eatre synth\u00e9tis\u00e9s \u00e0 basse temp\u00e9rature (100\u00b0 C) ce qui serait un avantage mais leur stabilit\u00e9 chimique est encore probl\u00e9matique. Une option possible consisterait \u00e0 utiliser un tandem p\u00e9rovskite-silicium, la p\u00e9rovskite absorbant bien la lumi\u00e8re\u00a0 bleue et verte elle la transforme en rayonnement infra-rouge qui lui est tr\u00e8s bien absorb\u00e9 par le silicium (R.F Service \u00ab\u00a0Solar cell built for two looks sweet\u00a0\u00bb, Science<\/em>, Vol. 364, p. 116, 12 April 2019, www.sciencemag.org<\/a> ). Plus g\u00e9n\u00e9ralement les processus physiques consistant \u00e0 produire une cascade de photons \u00e0 partir du rayonnement solaire dans un mat\u00e9riau, organique notamment, est une piste sur laquelle travaillent les physiciens, elle est sans doute prometteuse mais encore au stade du laboratoire (J.M. Luther, J.C. Johnson, \u00ab\u00a0An exciting boost for solar cells\u00a0\u00bb, Nature<\/em>, Vol. 571, p. 38, 4 July 2019).<\/p>\n

L\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite par la fili\u00e8re solaire photovolta\u00efque a atteint le seuil de rentabilit\u00e9 \u00e9conomique dans plusieurs r\u00e9gions du monde<\/strong>, celles b\u00e9n\u00e9ficiant d\u2019un bon ensoleillement comme la Californie, les pays du Golfe et d\u2019Europe du sud. Ce n\u2019est pas encore le cas pour la \"\"<\/a>France. Le stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 est le verrou technique \u00e0 faire sauter afin d\u2019assurer la flexibilit\u00e9 de la fili\u00e8re (pour passer notamment les heures de pointe). La baisse du co\u00fbt des batteries est ind\u00e9niablement encourageante, mais pour l\u2019heure qu\u2019il s\u2019agisse du stockage et des cellules solaires, celle-ci n\u2019a pas connu de v\u00e9ritable rupture technique.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

L\u2019avenir de l\u2019\u00e9nergie sera-t-il \u00e9lectrique ? C\u2019est la question que nous posions dans un pr\u00e9c\u00e9dent blog. L\u2019objectif de \u00ab d\u00e9carbonisation \u00bb de l\u2019\u00e9nergie, la cl\u00e9 de la transition \u00e9nerg\u00e9tique, n\u2019est atteignable que si la production \u00e9lectrique croit fortement, mais \u00e0 condition qu\u2019elle soit tr\u00e8s fortement d\u00e9carbon\u00e9e ; outre le nucl\u00e9aire, les fili\u00e8res renouvelables sont une voie possible. Nous faisons le point sur l\u2019\u00e9volution de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 photovolta\u00efque \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mondiale.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":831,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1049"}],"collection":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1049"}],"version-history":[{"count":4,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1049\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1059,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/1049\/revisions\/1059"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/831"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1049"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=1049"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=1049"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}