{"id":835,"date":"2017-05-10T17:37:06","date_gmt":"2017-05-10T15:37:06","guid":{"rendered":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=835"},"modified":"2017-05-30T11:51:05","modified_gmt":"2017-05-30T09:51:05","slug":"lavenir-de-lenergie-solaire-eruption-ou-pause","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/pierrepapon.fr\/?p=835","title":{"rendered":"L’avenir de l’\u00e9nergie solaire : \u00e9ruption ou pause?"},"content":{"rendered":"

L\u2019\u00e9nergie solaire photovolta\u00efque semble d\u00e9coller dans le monde depuis 2012<\/strong> et elle est consid\u00e9r\u00e9e comme une fili\u00e8re d\u2019avenir, en particulier aux Etats-Unis. La capacit\u00e9 totale de production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 solaire a \u00e9t\u00e9 multipli\u00e9e 57 fois entre 2000 et 2015\u00a0! Elle est pass\u00e9e de 4 \u00e0 227 GW de puissance install\u00e9e (cf. N.M. Haegel and al. \u00ab\u00a0Terawatt-scale photovoltaics\u00a0: trajectories and challenges\u00a0\u00bb, Science,<\/em> 14 April 2017 issue 6334, p. 141, www.sciencemag.org<\/a> ). Le \u00ab\u00a0barom\u00e8tre\u00a0\u00bb photovolta\u00efque (EurobservER Photovoltaic barometer<\/em>, April 2017, www.eurobserv-er.org\/photovoltaic-barometer-2016<\/a>) fait ainsi \u00e9tat d\u2019une croissance spectaculaire de la puissance install\u00e9e dans le monde\u00a0et connect\u00e9e \u00e0 un r\u00e9seau \u00e9lectrique en 2016 : 76 GW \u00e9lectriques soit 50 % de plus qu\u2019en 2015. La Chine est largement en t\u00eate de ces performances solaires<\/strong> puisqu\u2019elle a connect\u00e9 35 GW solaires \u00e0 son r\u00e9seau l\u2019an dernier (au lieu de 13-15 GW en 2015), les USA sont en deuxi\u00e8me position ayant doubl\u00e9 leur puissance connect\u00e9e (15 GW connect\u00e9s en 2016 contre 7,5 GW en 2015),\u00a0 l\u2019Inde, en troisi\u00e8me position, poursuit une acc\u00e9l\u00e9ration de sa croissance solaire (7GW entre mars 2016 et mars 2017 avec une capacit\u00e9 totale install\u00e9e de 12,3 GW. Paradoxalement, l\u2019UE alors qu\u2019elle est souvent en pointe dans les d\u00e9bats sur la lutte contre le r\u00e9chauffement climatique et la promotion des \u00e9nergies renouvelables, est en retrait en 2016<\/strong> sur le march\u00e9 international du solaire\u00a0: 6,1 GW connect\u00e9s au lieu de 7, 9 GW en 2015. Les situations nationales sont fortement contrast\u00e9es\u00a0: l\u2019Allemagne est stable (1,5 GW de nouvelle puissance entre 2015 et 2016), la France \u00e9tant en net recul (560 MW connect\u00e9s en 2016 au lieu de 900 MW en 2015) ainsi que le Royaume-Uni (2,4 GW contre 3,8 GW en 2015). On remarque que l\u2019Allemagne domine nettement le panorama solaire en Europe\u00a0: une capacit\u00e9 totale install\u00e9e de 41 GW en 2016, devant celle de l\u2019Italie (19 GW), du Royaume-Uni (11,5 GW) et de la France (7,2 GW).<\/p>\n

Apr\u00e8s le boom mondial de 2016, certains experts s\u2019attendent \u00e0 une pause du march\u00e9 en 2017<\/strong>, plusieurs pays, notamment les USA et en Europe, ayant d\u00e9cid\u00e9 de limiter les incitations fiscales (un cr\u00e9dit d\u2019imp\u00f4t) \u00a0et de baisser les tarifs de rachat des kWh, pour les \u00e9nergies renouvelables mais un sc\u00e9nario d\u2019installation de 500 GW de puissance install\u00e9e totale sur la p\u00e9riode 2016-2022 leur semble cr\u00e9dible. On observera que la rentabilit\u00e9 (hors subventions) de la fili\u00e8re photovolta\u00efque n\u2019est pas encore atteinte, sauf exception (la Californie probablement)\u00a0: selon l\u2019AIE (estimations de 2014, en moyenne annuelle mondiale) le co\u00fbt du MWh produit serait de 160 \u20ac pour des grandes centrales et de 180 \u20ac pour des installations domestiques (panneaux solaires sur des terrasses) mais ils devraient fortement chuter d\u2019ici 2030 pour se rapprocher de 90\u20ac \/MWh pour les centrales (proche du prix de de production par les centrales \u00ab\u00a0classiques\u00a0\u00bb)\u00a0 et de 115\u20ac \/MWh pour les installations domestiques.<\/p>\n

Il est utile de donner un coup de projecteur sur la situation de la France.<\/strong> En 2016, selon le tableau de bord de la production \u00e9lectrique fran\u00e7aise (Minist\u00e8re de l\u2019environnement, de l\u2019\u00e9nergie et de la mer, Chiffres cl\u00e9s de l\u2019\u00e9nergie 2016<\/em>, f\u00e9vrier 2017, www.statitiques.developpement-durable.gouv.fr<\/a> ), la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par la fili\u00e8re solaire repr\u00e9sentait 8,8 TWh (en hausse de 14% par rapport \u00e0 2015) soit 1,6% de la production \u00e9lectrique nationale<\/strong> toutes fili\u00e8res confondues. Elle est \"\"<\/a>assur\u00e9e par 382 000 installations\u00a0 (la plupart de faible puissance correspondant \u00e0 des panneaux domestiques), elle est concentr\u00e9e dans le sud\/sud-ouest de la France (cf. la carte des chiffres cl\u00e9s). On observera\u00a0 que la disponibilit\u00e9 de cette fili\u00e8re n\u2019est que 12,4% (rapport entre l\u2019\u00e9nergie totale produite sur une ann\u00e9e et celle qui le serait avec la puissance nominale \u00e9lectrique\u00a0 install\u00e9e soit 7,1 GW)\u00a0; elle est cinq \u00e0 six fois plus faible que celle des fili\u00e8res classiques (hydraulique, thermique et nucl\u00e9aire).<\/p>\n

La disponibilit\u00e9 relativement faible de la fili\u00e8re solaire photovolta\u00efque, dans le cas de la France il est vrai, fait toucher du doigt un point cl\u00e9 de la production par toutes les fili\u00e8res renouvelables<\/strong> (\u00e0 l\u2019exception de l\u2019hydraulique)\u00a0: leur intermittence. Celle-ci d\u00e9pend, \u00e9videmment, de la g\u00e9ographie, la disponibilit\u00e9 \u00e9tant plus forte pour les fili\u00e8res solaires dans les pays \u00e0 fort ensoleillement (l\u2019Italie, le sud de l\u2019Espagne et la Californie par exemple cf. photo titre). La disponibilit\u00e9 de la fili\u00e8re \u00e9olienne est nettement plus \u00e9lev\u00e9e en France (23% environ pour l\u2019\u00e9olien terrestre et le sera davantage pour l\u2019off-shore car il y a toujours du vent sur le littoral). Cette disparit\u00e9 explique, notamment, le fait que dans la plupart des sc\u00e9narios \u00e9nerg\u00e9tiques, \u00e0 l\u2019horizon 2040-2050, notamment ceux de l\u2019Agence Internationale de l\u2019Energie (AIE), la fili\u00e8re \u00e9olienne figure en premi\u00e8re place dans la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 renouvelable. Ajoutons, pour \u00eatre complet, que la fili\u00e8re photovolta\u00efque n\u2019est pas la seule fili\u00e8re solaire. En effet, on peut produire de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par \u00ab\u00a0concentration\u00a0\u00bb<\/strong>\u00a0: le rayonnement solaire est concentr\u00e9 par des miroirs soit au sommet d\u2019une tour, soit sur des tubes o\u00f9 circule un liquide qui absorbe la chaleur. Par un jeu d\u2019\u00e9changeurs de chaleur on vaporise un liquide (de l\u2019eau par exemple) qui alimente une turbine et un alternateur. Cette fili\u00e8re est int\u00e9ressante pour des pays \u00e0 fort ensoleillement et \"\"<\/a>le Maroc est un pays en pointe en Afrique dans ce domaine<\/strong> avec sa centrale d\u2019Ouarzazate (cf. Louis Boisgibault, \u00ab\u00a0Le Maroc, locomotive africaine de la transition \u00e9nerg\u00e9tique\u00a0\u00bb, Le Monde de l\u2019Energie, <\/em>www.lemondedelenergie.com<\/a>).<\/p>\n

La progression de la production mondiale d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par la fili\u00e8re photovolta\u00efque est ind\u00e9niablement encourageante mais si l\u2019on veut \u00e9viter une \u00ab\u00a0pause\u00a0\u00bb, en particulier si les subventions publiques sont diminu\u00e9es, voire supprim\u00e9es, peut-on escompter des progr\u00e8s techniques qui donneraient un nouveau souffle \u00e0 la fili\u00e8re<\/strong>\u00a0? Les experts am\u00e9ricains que nous avons cit\u00e9s (N.M. Haegel and al. Science,<\/em> ils appartiennent \u00e0 la Global Alliance of Solar Energy Research Institutes) sont relativement plus optimistes que l\u2019AIE dans leurs pr\u00e9visions. L\u2019am\u00e9lioration du rendement des cellules solaires (en moyenne 20% pour les cellules au silicium avec des pointes \u00e0 25% si elles sont dot\u00e9es de dispositifs optiques de concentration), permettrait, selon leurs dires, d\u2019atteindre un objectif de co\u00fbt de production de 0,3$ \/kWh aux USA, ce qui semble peu r\u00e9aliste \u00e0 moyen terme. On notera, toutefois, qu’une \u00e9quipe japonaise (K.Yoshikawa et ses coll\u00e8gue Nature Energy,<\/em> 2, 17032, 2017) est parvenue \u00e0 pousser le rendement de cellules au silicium \u00e0 26,6% en superposant des jonctions amorphes et cristallines, am\u00e9liorant ainsi leurs propri\u00e9t\u00e9s optiques et \u00e9lectriques.<\/p>\n

Quoi qu\u2019il en soit, il est n\u00e9cessaire de faire sauter deux verrous techniques\u00a0: le stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9 solaire et l\u2019am\u00e9lioration du rendement des cellules.<\/strong> Le premier concerne toutes les fili\u00e8res intermittentes, il est n\u00e9cessaire de trouver des techniques adapt\u00e9es et \u00e0 bas co\u00fbt, le perfectionnement des batteries \u00e9lectrochimiques \u00e9tant sans doute un point de passage oblig\u00e9 (trouver une alternative aux batteries lithium-ion serait une solution), nous ne l\u2019aborderons pas ici. Il existe d\u00e9j\u00e0 des alternatives au silicium pour les cellules, en particulier le tellurure de cadmium<\/strong> (un m\u00e9tal toxique malheureusement) et les s\u00e9l\u00e9niures de cuivre, d\u2019indium et de gallium, leur rendement \u00e9tant de 22,3% (P.Papon 2050\u00a0: quelles \u00e9nergies pour nos enfants\u00a0?<\/em> Paris, Le Pommier 2017, www.editions-lepommier.fr\/quelels-enrgies-pour-nos-enfants<\/a>). En superposant plusieurs semi-conducteurs, on peut r\u00e9aliser des cellules \u00e0 haut rendement (proche de 40%) mais leur co\u00fbt est aussi plus \u00e9lev\u00e9. Les chercheurs sont sur une autre voie, depuis pr\u00e8s de dix ans, celle d\u2019une nouvelle\u00a0classe de mat\u00e9riaux\u00a0: les p\u00e9rovskites.<\/strong> Ces mat\u00e9riaux ne sont pas nouveaux mais des chercheurs japonais ont fait la synth\u00e8se de compos\u00e9s semi-conducteurs \u00ab\u00a0mixtes\u00a0\u00bb organiques et inorganiques (notamment des iodures de m\u00e9thyl-ammonium et de plomb) appartenant \u00e0 cette famille, les cellules solaires construites avec certains de ces mat\u00e9riaux ont un rendement proche de 22%. Ces cellules ont un double avantage (bien qu\u2019elles utilisent du plomb qui est toxique\u2026)\u00a0: leur rendement est \u00e9quivalent \u00e0 celles constitu\u00e9es de silicium et leurs synth\u00e8se chimique se fait \u00e0 temp\u00e9rature mod\u00e9r\u00e9e (inf\u00e9rieure \u00e0 100\u00b0C) ce qui diminuerait leur co\u00fbt de production. Toutefois, leur utilisation ne sera possible que lorsqu\u2019on sera assur\u00e9 de leurs stabilit\u00e9 chimique<\/strong> qui n\u2019est pas encore acquise\u00a0; leur utilisation en couches minces cristallines avec d\u2019autre semi-conducteurs comme le nitrure de gallium les stabilise (cf. O.Egen and al. \u00ab\u00a0Grade bangazpe perovskites cells\u00a0\u00bb, Nature Materials,<\/em> vol. 16, May 2017, p. 522, www.nature.com\/naturematerials<\/a> et Yang Ynag and Jingbi You, \u00ab\u00a0Make perovskite solar stable\u00a0\u00bb, Nature<\/em>, vol. 544, p. 155, 13 April 2017, www.nature.com<\/a>). D\u2019autres voies sont explor\u00e9es, celles des mat\u00e9riaux plastiques semi-conducteurs, dop\u00e9s avec des colorants notamment, mais leur rendement d\u00e9passe rarement 10%. Il ne faut pas exclure, non plus des \u00ab\u00a0ruptures\u00a0\u00bb,<\/strong> des ph\u00e9nom\u00e8nes\u00a0 qui permettraient d\u2019utiliser dans un mat\u00e9riau tous les photons de la lumi\u00e8re solaire (le silicium n\u2019en absorbe qu\u2019une partie, notamment dans le rouge et l\u2019infrarouge). On pourrait, peut-\u00eatre y parvenir en d\u00e9clenchant avec des photons solaires des cascades d\u2019excitation dans des polym\u00e8res semi-conducteurs, dop\u00e9s avec des nanoparticules inorganiques, qui en produisant d\u2019autres photons d\u00e9logeraient plusieurs \u00e9lectrons du mat\u00e9riau, le rendement pourrait \u00eatre proche de 100%…<\/p>\n

La voie de l\u2019\u00e9nergie solaire ne sera pleinement d\u00e9gag\u00e9e qu\u2019au prix d\u2019un grand effort de recherche<\/strong> pour trouver, \u00e0 moyen terme, une alternative au silicium et am\u00e9liorer ainsi le rendement des cellules tout en faisant chuter leur co\u00fbt de production, sachant que par ailleurs il faut faire sauter le verrou technique du stockage de l\u2019\u00e9lectricit\u00e9. Force est de constater que ces questions n\u2019ont pratiquement pas \u00e9t\u00e9 \u00e9voqu\u00e9es lors des d\u00e9bats sur la transition \u00e9nerg\u00e9tique, en particulier lors des \u00e9lections pr\u00e9sidentielles en France. On observera, pour terminer, que la programmation pluriannuelle pour l\u2019\u00e9nergie qui a \u00e9t\u00e9 adopt\u00e9e \u00e0 la fin de l\u2019ann\u00e9e 2016 et pour la p\u00e9riode 2017-2023 (pr\u00e9vue par la loi sur la transition \u00e9nerg\u00e9tique de 2015) a fix\u00e9 l\u2019objectif d\u2019une puissance solaire install\u00e9e de 20,2 GW fin 2023 (7 GW en fin 2016) soit un rythme annuel de 2GW qui n\u2019a jamais \u00e9t\u00e9 atteint en France (\u00e9quivalent \u00e0 celui de l\u2019Allemagne). Il faudra donc une acc\u00e9l\u00e9ration consid\u00e9rable des investissements dans la fili\u00e8re, accompagn\u00e9e d\u2019un politique industrielle et d\u2019un effort de recherche<\/strong>. Il appartiendra au nouveau gouvernement de se donner les moyens de cette politique \u00e9nerg\u00e9tique.<\/p>\n

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La fili\u00e8re solaire photovolta\u00efque est en forte croissance, \u00e0 l\u2019\u00e9chelle mondiale, si l\u2019on en croit les statistiques concernant les nouvelles puissances connect\u00e9es aux r\u00e9seaux mondiaux en 2016 (centrales ou installations domestiques). Elles montrent toutefois des croissances contrast\u00e9es avec, semble-t-il une pause en Europe. Il est utile de faire le point et d\u2019\u00e9valuer les perspectives de nouvelles fili\u00e8res photovolta\u00efques<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":839,"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\/835"}],"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=835"}],"version-history":[{"count":4,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/835\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":848,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/835\/revisions\/848"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/839"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=835"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=835"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/pierrepapon.fr\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=835"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}