La filière solaire photovoltaïque

Préambule

L'énergie solaire photovoltaïque est l'énergie renouvelable par excellence : sa source, la lumière du Soleil, est inépuisable et n'est pas affectée par les activités humaines.

L'électricité produite à partir de l'énergie solaire présente donc des avantages certains sur le plan environnemental. En effet, la production d'électricité photovoltaïque est exempte de pollution au niveau local comme au niveau mondial : elle n'émet pas de gaz à effet de serre, ne puise pas dans des ressources minérales en grande quantité, et peut facilement être intégrée dans l'environnement urbain, à proximité des besoins de consommation les plus importants.

Les avantages énumérés ci-dessus dépendent toutefois des conditions de production et doivent être mis en regard du coût de cette électricité et des effets induits par l'installation et par le démantèlement des panneaux.

Ces particularités font du photovoltaïque l'une des filières les plus prometteuses et les mieux adaptées à moyen et long terme pour la production mondiale d'électricité, aussi bien dans les pays riches que dans les pays en développement.

Alors que l'opinion publique commence tout juste à prendre conscience du potentiel que représente l'énergie solaire pour la production d'électricité, la filière photovoltaïque continue son ascension. Les puissances installées partout dans le monde augmentent.

En effet la maîtrise de l'énergie solaire semble aujourd'hui un pari à la portée de l'humanité, pour assurer un développement non polluant et qui ne subit pas de fortes inégalités de dotations naturelles. Sa nature intermittente la rend toutefois tributaire de technologies annexes, notamment dans le domaine du stockage. En effet même si les calculs théoriques montrent que l'énergie apportée à la Terre par le Soleil est très largement supérieure aux besoins de l'Humanité, l'électricité d'origine solaire ne peut se stocker de manière efficace et massive et son transport sur une longue distance occasionne des pertes.

Le schéma ci-dessous permet de mieux visualiser le potentiel de l'énergie solaire reçue sur le globe terrestre, par rapport aux autres types de sources d'énergie.

Potentiel de l'énergie solaire reçue sur le globe terrestre, par rapport aux autres types de sources d'énergie
Potentiel de l'énergie solaire reçue sur le globe terrestre, par rapport aux autres types de sources d'énergieInformationsInformations[1]

Dix raisons qui plaident en faveur de l'électricité solaire photovoltaïque

Le rapport parlementaire Poignant[2] énumère les avantages à produire de l'électricité grâce au photovoltaïque :

  1. Son carburant est gratuit. Le Soleil est la seule ressource dont a besoin un panneau solaire. Et le Soleil brillera jusqu'à la fin des temps. De plus, la plupart des cellules photovoltaïques sont fabriquées à base de silicium, un matériau abondant et non toxique (second matériau le plus abondant sur Terre).

  2. L'énergie solaire photovoltaïque ne génère ni bruit, ni émissions nocives, ni gaz polluants. La combustion de ressources naturelles pour fabriquer de l'énergie engendre de la fumée, provoque des pluies acides, pollue l'eau et l'air. Cela génère aussi du dioxyde de carbone (CO2), l'un des principaux gaz à effet de serre. L'électricité solaire utilise seulement l'énergie du Soleil comme carburant. Elle ne crée aucun co-produit nocif et contribue activement à réduire le réchauffement climatique.

  3. Les systèmes photovoltaïques sont très sûrs et d'une grande fiabilité. L'espérance de vie d'un module solaire est d'environ 30 ans. La performance des cellules photovoltaïques est généralement garantie par les fabricants pour une durée de 20 à 25 ans. Au-delà, la puissance d'une cellule reste néanmoins supérieure à 80 % de la puissance initiale. Le photovoltaïque est donc une technologie fiable sur le long terme. De plus, la fiabilité des produits est garantie aux consommateurs par des standards de qualité très élevés au niveau européen.

  4. Les modules photovoltaïques sont recyclables et les matériaux utilisés pour leur production (silicium, verre, aluminium, etc...) peuvent être réutilisés. Le recyclage n'est pas seulement bénéfique pour l'environnement, il contribue également à réduire l'énergie nécessaire pour produire ces matériaux et ainsi à réduire leur coût de fabrication.

  5. L'énergie solaire photovoltaïque exige peu de maintenance. Les modules solaires ne nécessitent pratiquement aucune maintenance et sont faciles à installer.

  6. L'énergie solaire photovoltaïque fournit de l'électricité aux zones rurales les plus isolées. Les systèmes photovoltaïques apportent une valeur ajoutée aux zones rurales (en particulier dans les pays en développement où il n'y a pas de réseau électrique disponible). L'éclairage domestique, les systèmes de réfrigération des hôpitaux et le pompage de l'eau font partie des nombreuses applications possibles des systèmes non connectés au réseau. Les systèmes de télécommunications en zones isolées utilisent également des panneaux solaires.

  7. L'énergie solaire photovoltaïque peut être intégrée de manière esthétique dans les bâtiments. Les modules solaires peuvent couvrir toits et façades, contribuant ainsi à l'autonomie énergétique des bâtiments. Ils sont silencieux et peuvent être intégrés de manière très esthétique. Les législations européennes sur les bâtiments sont en cours de révision afin d'intégrer des impératifs d'énergies renouvelables pour les édifices publics et les logements. Celles-ci permettent d'accélérer le développement des éco-bâtiments et des bâtiments à énergie positive et ouvrent la voie vers une meilleure intégration des systèmes photovoltaïques dans le bâti.

  8. Le temps de retour énergétique d'un module diminue constamment. Cela signifie que le temps mis par un module photovoltaïque pour générer autant d'énergie qu'il en a fallu pour le produire est très court ; il varie entre 1,5 et 3 ans. Sur sa durée de vie, un module produit donc entre 6 et 18 fois plus d'énergie qu'il n'en faut pour le fabriquer.

  9. L'énergie solaire photovoltaïque permet la création de milliers d'emplois. Avec une croissance annuelle moyenne de 40 % ces dernières années, le secteur photovoltaïque contribue de plus en plus à la création de milliers d'emplois en Europe et dans le monde.

  10. L'énergie solaire photovoltaïque contribue à améliorer la sécurité de l'approvisionnement énergétique de l'Europe. Pour répondre à 100 % de la demande européenne en électricité, il suffirait de recouvrir 2 % de la superficie totale de l'Europe de panneaux solaires. Le photovoltaïque peut donc jouer un rôle important dans l'amélioration de la sécurité de l'approvisionnement énergétique de l'Europe.

Quoique parfois évidents (quelle industrie ne génère pas quelques milliers d'emplois ?) ou parcellaires (si la durée de vie des panneaux photovoltaïques se compte en décennies, celle des onduleurs et des systèmes électroniques qui les accompagnent restent bien en deçà), ces arguments séduisent forcément. L'énergie solaire captée par la terre pendant une heure pourrait suffire à la consommation mondiale pendant une année. Au total, ce rayonnement représente 1,6 milliards de TWh, soit huit mille fois la consommation énergétique annuelle mondiale, dont 30 % sont directement réfléchis, 45 % réémis en rayonnement thermique vers l'espace et 25 % sont convertis sous différentes formes.

Remarque

Il faut cependant noter que l'industrie photovoltaïque reste tributaire de l'approvisionnement en ressources naturelles pour la fabrications des panneaux. En effet elle est notamment consommatrice de métaux (Al, Cu, In, Cd, Te) dont les réserves ne sont pas infinies...

Les unités de mesure de l'énergie photovoltaïque

La tonne-équivalent pétrole (tep) et le kilowattheure (kWh)

La tonne-équivalent pétrole (tep) correspond au pouvoir calorifique d'une tonne de pétrole, soit 41,868 GJ. Cette unité permet de comparer entre elles les différentes formes d'énergie.

Le kilowattheure (kWh) est l'unité d'énergie ou de travail, équivalant au travail exécuté pendant une heure par une machine dont la puissance est de 1 kilowatt (1000 W).

Correspondances (source Service de l'Énergie) :

  • 1 ktep correspond à 1 000 tep ;

  • 1 TWh = 1 milliard kWh ;

  • 1 000 kWh électriques correspondent à 0,086 tep (ou 1 tep correspond à 11 627 kWh).

Le watt-crête (Wc)

Le watt-crête est l'unité de mesure représentant la puissance électrique maximale d'un dispositif de conversion de l'énergie solaire par effet photovoltaïque. Elle est mesurée dans des conditions standards telles que :

  • l'ensoleillement soit de 1 000 W/m2 ;

  • la température des panneaux soit de 25 °C ;

  • la répartition spectrale du rayonnement soit du type AM 1.5. Cela correspond au rayonnement solaire parvenant au sol après avoir traversé 1,5 fois l'épaisseur de la couche atmosphérique. Cela correspond à un Soleil à 41,8 ° de hauteur sur l'horizon ;

  • la vitesse du vent soit de 1m/s.

Cette unité permet de :

  • comparer le rendement des matériaux photovoltaïques, dans les mêmes conditions. Pour une surface donnée, un panneau est d'autant plus efficace que son Wc est élevé ;

  • qualifier la taille d'une installation, indépendamment de ses conditions d'ensoleillement.

Néanmoins cette mesure ne permet pas de donner directement la puissance produite instantanément par un panneau ou une installation, qui dépend des conditions météorologiques effectives.

En pratique, 10 m2 de panneaux photovoltaïques produisent à peu près 1 000 kWh chaque année en France métropolitaine (900 kWh en Alsace, 1 300 kWh dans la région Provence-Alpes-Côte d'Azur) et 1 450 kWh en outre-mer (source : rapport parlementaire Poniatowski[3]).

Traduction en anglais : Wp, Watt-peak.

  1. Source : Poignant Serge, L'énergie photovoltaïque, rapport d'information de la commission des affaires économiques de l'Assemblée Nationale, déposé le 16 juillet 2009, disponible sur < http://www.assemblee-nationale.fr/13/rap-info/i1846.asp >. Consulter également Nitsch J. (2007), Technologische und energiewirtschaftliche Perspektiven erneuerbarer Energien, Institut für Technische Thermodynamik, disponible sur : < http://www.dlr.de/Portaldata/41/Resources/dokumente/institut/system/publications/Leitstudie_2007_Toblach-18-10-07.pdf >

  2. Poignant Serge

    Poignant Serge, L'énergie photovoltaïque, rapport d'information de la commission des affaires économiques, Assemblée Nationale, déposé le 16 juillet 2009, disponible sur < http://www.assemblee-nationale.fr/13/rap-info/i1846.asp >.

  3. Poniatowski Ladislas

    Poniatowski Ladislas, L'avenir de la filière photovoltaïque française, rapport d'information de la commission de l'économie, du développement durable et de l'aménagement du territoire, Sénat, déposé le 13 avril 2011, disponible sur < http://www.senat.fr/rap/r10-442/r10-4421.pdf >.

PrécédentPrécédentSuivantSuivant
AccueilAccueilImprimerImprimer | RETOUR VERS LA LISTE COMPLÈTE DES MODULES | - Université de Perpignan - Via Domitia - Paternité - Pas d'Utilisation Commerciale - Partage des Conditions Initiales à l'IdentiqueRéalisé avec Scenari (nouvelle fenêtre)