{"id":551,"date":"2014-10-10T16:39:23","date_gmt":"2014-10-10T14:39:23","guid":{"rendered":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=551"},"modified":"2014-10-10T16:39:23","modified_gmt":"2014-10-10T14:39:23","slug":"le-solaire-une-energie-renouvelable-a-lavenir-radieux","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=551","title":{"rendered":"Le solaire: une \u00e9nergie renouvelable \u00e0 l’avenir radieux?"},"content":{"rendered":"

\u00a0\u00a0 Deux grandes fili\u00e8res se partagent aujourd\u2019hui la capacit\u00e9 de production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 \u00e0 partir de l\u2019\u00e9nergie solaire<\/strong>\u00a0: – la conversion photovolta\u00efque utilisant des semi-conducteurs, et notamment le silicium, qui conna\u00eet un d\u00e9veloppement rapide dans de nombreux pays depuis cinq ans \u2013 la voie thermodynamique qui permet de convertir la chaleur solaire en \u00e9lectricit\u00e9 via un moteur thermique et un g\u00e9n\u00e9rateur. Aujourd\u2019hui,\u00a0elles \u00a0ne contribuent que marginalement \u00e0 la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 (environ 0,5% de la production mondiale)<\/strong> mais deux r\u00e9cents rapports de l\u2019Agence Internationale de l\u2019Energie (AIE, Technology Roadmaps, Solar Photovoltaic Energy<\/em> et Solar Thermal Electricity<\/em>, www.iea.org\/roadmaps\/<\/a>) font l\u2019hypoth\u00e8se qu\u2019elles pourraient v\u00e9ritablement d\u00e9coller dans les prochaines ann\u00e9es et contribuer de fa\u00e7on tr\u00e8s importante \u00e0 la production \u00e9lectrique mondiale\u00a0: en 2050, elles en repr\u00e9senteraient respectivement 16 % pour le photovolta\u00efque et 11% pour le thermique soit, ensemble, un peu plus du quart de la production totale.<\/strong><\/p>\n

L\u2019augmentation de la capacit\u00e9 solaire photovolta\u00efque install\u00e9e est spectaculaire<\/strong>, elle s\u2019\u00e9leverait, aujourd\u2019hui, \u00e0 100MW par jour (soit un rythme annuel d\u2019augmentation des nouvelles capacit\u00e9s de 49%\u00a0!), pour une capacit\u00e9 mondiale install\u00e9e de 150 GW d\u00e9but 2014. Depuis 2013, la Chine est le leader mondial du solaire photovolta\u00efque (march\u00e9 des panneaux et installations de centrales sur son territoire) suivie par le Japon et les Etats-Unis. En Europe, l\u2019Allemagne et l\u2019Italie sont les leaders (7% de la production nationale d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 assur\u00e9e par la fili\u00e8re photovolta\u00efque en Italie). Rappelons pour m\u00e9moire que la puissance solaire install\u00e9e en France n\u2019est que de 4,3 GW. L\u2019acc\u00e9l\u00e9ration du d\u00e9veloppement de cette fili\u00e8re solaire doit beaucoup \u00e0 la baisse du prix des cellules (il a \u00e9t\u00e9 divis\u00e9 par 5 entre 2008 et 2012) et selon l\u2019AIE le co\u00fbt de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite dans le monde se situerait, en 2014, dans une fourchette de 90 \u00e0 300 $\/MWh (70 \u00e0 230 \u20ac\/MWh). L\u2019AIE a r\u00e9vis\u00e9 ses estimations de 2010 pour sa \u00ab\u00a0feuille de route\u00a0\u00bb solaire \u00e0 l\u2019horizon 2050,<\/strong> en 2010 elle avait propos\u00e9 un sc\u00e9nario avec une part du solaire photovolta\u00efque dans la production \u00e9lectrique de 11% en 2050, une proportion qu\u2019elle fait passer \u00e0 16% dans sa nouvelle feuille de route<\/strong> avec une capacit\u00e9 install\u00e9e de 4600 GW, une estimation probablement optimiste. Elle estime aussi que le co\u00fbt de production chuterait fortement, par \u00e9tapes, et se situerait dans une fourchette de 40 \u00e0 160 $\/MWh (30 \u00e0 120 \u20ac\/MWh), en supposant un co\u00fbt du capital de 8%. On observera qu\u2019en 2050 la Chine repr\u00e9senterait 37% de la capacit\u00e9 photovolta\u00efque mondiale install\u00e9e<\/strong> et que d\u2019ores et d\u00e9j\u00e0 elle a le leadership du march\u00e9 des cellules\u00a0 au silicium qu\u2019elle vend \u00e0 un prix de 0,45 \u20ac\u00a0\/W alors que les cellules solaires allemandes sont vendues au prix de 0,6 \u20ac\/W ce qui a condamn\u00e9 l\u2019industrie allemande \u00e0 se retirer du march\u00e9. Ce sc\u00e9nario suppose des investissements tr\u00e8s importants \u00e0 hauteur, en moyenne, de 233 milliards de dollars par an, soit le double de leur niveau de 2013. L\u2019intermittence de la production et son caract\u00e8re \u00ab\u00a0dual\u00a0\u00bb (elle est consomm\u00e9e en partie par le producteur, par exemple quand elle est produite par des panneaux install\u00e9s sur des toits d\u2019immeubles, ou distribu\u00e9e dans le r\u00e9seau \u00e9lectrique) imposent la construction de nouvelles lignes, les \u00ab\u00a0smart grids\u00a0\u00bb, et d\u2019installations pour la r\u00e9gulation et l\u2019\u00e9quilibre des r\u00e9seaux qui exigeront des investissements sp\u00e9cifiques.<\/p>\n

L\u2019avenir de la fili\u00e8re solaire thermique est sans doute moins\u00a0\u00ab\u00a0radieux\u00a0\u00bb mais le second rapport de l\u2019AIE l\u2019envisage, n\u00e9anmoins, de fa\u00e7on optimiste<\/strong>. Aujourd\u2019hui cette fili\u00e8re est peu d\u00e9velopp\u00e9e (4 GW de capacit\u00e9 mondiale install\u00e9e), elle requiert en effet des conditions d\u2019ensoleillement tr\u00e8s favorables (un ensoleillement continu) et il n\u2019est pas \u00e9tonnant que la plupart des centrales solaires thermiques (ou \u00e0 concentration) aient \u00e9t\u00e9 construites en Californie et en Espagne (une capacit\u00e9 limit\u00e9e \u00e0 2,3 GW par d\u00e9cision gouvernementale) et plus r\u00e9cemment au Maroc (avec une grande centrale \u00e0 Ouarzazate). Quoi qu\u2019il en soit, l\u2019AIE \u00ab\u00a0pr\u00e9voit\u00a0\u00bb dans sa feuille de route que la part du solaire thermique dans la production \u00e9lectrique pourrait atteindre 11% en 2050<\/strong> avec une puissance install\u00e9e de 1000 GW. Rappelons que cette fili\u00e8re a l\u2019avantage de permettre le stockage sous forme de chaleur capt\u00e9e pendant la journ\u00e9e et stock\u00e9e dans un liquide (un m\u00e9lange de sels par exemple) pour \u00eatre utilis\u00e9e pendant les heures de pointe, en soir\u00e9e, dans la centrale \u00e9lectrique (elle produit de la vapeur pour des turbines), cette possibilit\u00e9 simplifie \"Solaire<\/a>le travail du r\u00e9seau \u00e9lectrique qui peut \u00eatre aliment\u00e9 en fonction de la demande. L\u2019AIE est prudente dans son \u00e9valuation des co\u00fbts de production et de leur \u00e9volution qui, estime-t-elle, d\u00e9pendent en tr\u00e8s grande partie des co\u00fbts du capital investi dans la construction de la centrale (dans une fourchette de 4000 \u00e0 9000 $\/kW). Aujourd\u2019hui la centrale espagnole d’Andasol (photo en marge)\u00a0revend son courant \u00e0 un tarif pr\u00e9f\u00e9rentiel de 300 \u20ac\/MWh et celle de Ouarzazate \u00e0 150 \u20ac\/MWh. On peut envisager une vari\u00e9t\u00e9 de sc\u00e9narios pour l\u2019avenir\u00a0: notamment un couplage des fili\u00e8res photovolta\u00efque et thermique, une formule hybride centrale \u00e0 gaz-fili\u00e8re thermique (une solution adopt\u00e9e en Espagne en Andalousie).<\/p>\n

L\u2019avenir est probablement encore ouvert pour les fili\u00e8res solaires et en particulier pour la fili\u00e8re photovolta\u00efque<\/strong>. S\u2019agissant de la fili\u00e8re thermique, ou \u00e0 concentration, on peut estimer que les techniques sont parvenues \u00e0 maturit\u00e9, l\u2019effort technique devant porter sur la synchronisation des miroirs avec le soleil et l\u2019am\u00e9lioration des capacit\u00e9s de stockage thermique par des mat\u00e9riaux. Elle n\u2019a probablement un avenir que dans des r\u00e9gions o\u00f9 l\u2019ensoleillement est favorable comme les Etats-Unis, le sud de l\u2019Europe et l\u2019Afrique du Nord. La tr\u00e8s grande majorit\u00e9 des cellules solaires sont constitu\u00e9es de silicium et leur rendement plafonne dans une fourchette de 20-25%. La recherche travaille sur une alternative au silicium pour les cellules. \u00a0Des semi-conducteurs comme l\u2019ars\u00e9niure de gallium (AsGa) ou le tellurure de cadmium (CdTe) sont d\u00e9j\u00e0 en piste, ils sont utilis\u00e9s dans des cellules constitu\u00e9es de couches de mat\u00e9riaux diff\u00e9rents. Une nouvelle voie a \u00e9t\u00e9 ouverte par la chimie du solide, en 2011, avec des mat\u00e9riaux appel\u00e9s p\u00e9rovskites<\/strong> (en g\u00e9n\u00e9ral ce sont des oxydes m\u00e9talliques), o\u00f9 un organom\u00e9tallique compos\u00e9 d\u2019un halog\u00e8ne (le chlore, l\u2019iode ou le brome) et d\u2019un m\u00e9tal comme le plomb ou l\u2019\u00e9tain est d\u00e9pos\u00e9 en phase vapeur sur un support, on r\u00e9alise des cellules dont le rendement est actuellement de 18 %, avec un voltage sup\u00e9rieur \u00e0 celui du silicium; avant de pouvoir les utiliser dans des panneaux solaires il faut s\u2019assurer de leur stabilit\u00e9 et tenter de trouver une alternative au plomb qui est toxique (M. Gr\u00e2tzel, \u00ab\u00a0The light and shade of perovskite solar cells\u00a0\u00bb, Nature Materials<\/em>, vol. 13, p. 838, September 2014, www.nature.com\/naturematerials<\/a> ). On remarquera que les progr\u00e8s des rendements de ce mat\u00e9riau ont \u00e9t\u00e9 tr\u00e8s rapides car ils ne d\u00e9passaient pas 4% il y a quatre ans. Ces nouveaux mat\u00e9riaux \u00e0 base de p\u00e9rovskite peuvent aussi \u00eatre utilis\u00e9s pour d\u00e9composer l\u2019eau en hydrog\u00e8ne et en oxyg\u00e8ne \u00e0 l\u2019aide de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 produite par une cellule solaire constitu\u00e9e par une perovskites et en utilisant un alliage nickel fer comme catalyseur avec un rendement de 12,3% (J .Luo et al. \u00abWater photolysis at 12, 3% efficiency via perovskite photovoltaics and earth-abundant catalysts\u00a0\u00bb, Science,<\/em> vol. 345, p.1593, 26 September 2014, www.sciencemag.org<\/a>).<\/p>\n

Les fili\u00e8res solaires n\u2019ont probablement pas dit leur dernier mot<\/strong> et s\u2019il faut accueillir avec prudence les \u00ab\u00a0pr\u00e9visions\u00a0\u00bb optimistes de l\u2019AIE sur leur avenir, suppos\u00e9 \u00ab\u00a0radieux\u00a0\u00bb, il faut certainement \u00a0am\u00e9liorer leurs performances et leur rentabilit\u00e9 qui n\u2019est pas acquise en misant sur des voies nouvelles via la recherche.<\/strong> Rappelons \u00e0 ce propos que le projet de loi sur la \u00ab\u00a0Transition \u00e9nerg\u00e9tique\u00a0\u00bb, en d\u00e9bat actuellement en France, s\u2019il accorde une large place aux \u00e9nergies renouvelables dans le mix \u00e9lectrique (cf. le forum dans Futuribles,<\/em> \u00ab\u00a0La loi sur la transition \u00e9nerg\u00e9tique en d\u00e9bat\u00a0\u00bb, www.futuribles.com\/fr\/forum-transition-energetique<\/a>) est peu prolixe sur ces questions de recherche et on doit le regretter.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Le d\u00e9veloppement des \u00e9nergies renouvelables constitue la pierre d\u2019angle de la plupart des sc\u00e9narios \u00e9nerg\u00e9tiques. M\u00eame si la maturit\u00e9 technique et \u00e9conomique des fili\u00e8res solaires n\u2019a pas encore atteint celle de l\u2019\u00e9nergie \u00e9olienne leurs perspectives sont souvent envisag\u00e9es avec optimisme comme le montre un r\u00e9cent rapport de l\u2019AIE.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":552,"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\/551"}],"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=551"}],"version-history":[{"count":1,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/551\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":555,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/551\/revisions\/555"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/552"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=551"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=551"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=551"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}