L'ÉNERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE

L'énergie solaire photovoltaïque : les filières, les marchés, les perspectives

1. PRÉAMBULE SUR L'ÉNERGIE SOLAIRE

PHOTOVOLTAÏQUE

L'énergie solaire est disponible partout sur terre. Notre planète reçoit 15 000 fois l'énergie consommée par l'humanité. Chaque mètre carré reçoit en moyenne 2 à 3 kWh par jour en Europe

du Nord, 4 à 6 kWh par jour en région Languedoc Roussillon et entre les tropiques. Les variations saisonnières été/hiver sont de l'ordre de 20 % entre les tropiques, mais sont d'un facteur de 2,5 dans le nord de la France. L'exploitation de l'énergie solaire peut se faire grâce à la technologie des panneaux solaires photovoltaïque.

Un panneau photovoltaïque dit "panneau solaire" convertit entre 5 % et 30 % de l'énergie solaire qu'il reçoit en courant électrique continu. Les surfaces nécessaires à l'exploitation de l'énergie solaire sont abondantes puisque 5 % des déserts suffiraient pour alimenter la planète en énergie. Seul inconvénient, la source d'énergie (le soleil) n'est pas toujours disponible en raison de la nuit ou des nuages. Cette contrainte implique la possibilité de pouvoir stocker l'énergie solaire photovoltaïque ainsi transformée pour subvenir aux ruptures naturelles d'alimentation. Maillon faible des panneaux solaires photovoltaïques, les systèmes actuels de stockage répondent encore mal à ce besoin.

Pour contrecarrer les problèmes de stockage, il est possible de raccorder toute installation solaire photovoltaïque au réseau électrique d'ERDF. La maison, immeuble ou toute autre construction équipée de panneaux solaires photovoltaïques utilise l'énergie solaire ainsi produite et vend son surplus de production d'électricité photovoltaïque au réseau d'ERDF

2. HISTORIQUE DES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUE A partir de 1960, les premiers panneaux solaires photovoltaïques sont implantés sur les satellites, qui depuis utilisent quasiment exclusivement cette énergie renouvelable. Les panneaux photovoltaïques spatiaux sont légers, à très haut rendement et résistent aux rayonnements spatiaux.

En 1970, les premières applications solaires photovoltaïques terrestres alimentent des émetteurs isolés. Ces applications photovoltaïques vont ensuite progressivement se généraliser. Près de 200 000 bouées, phares ou balises maritimes sont ainsi alimentés par un panneau solaire photovoltaïque, sans alimentation de secours (alors que toutes les autres solutions le nécessitent).

Début 1980, des maisons équipées de panneaux solaires photovoltaïques et des électrifications rurales sont réalisées. Ces électrifications se développent depuis 1990 et concernent en 2002 plus d'un million de maisons individuelles.

A partir de 1995, des programmes de toits recouverts de panneaux solaires photovoltaïques raccordés au réseau ont été lancés, au Japon et en Allemagne, et se généralisent depuis 2001.

3. TARIFS DE RACHAT DE L'ÉLECTRICITÉ PHOTOVOLTAÏQUE PAR EDF POUR 2012

Tarifs de rachat de l'électricité produite par une installation photovoltaïque en 2012 en centimes d'euros par kWh

Concrètement, cela signifie que si sur le plan national la capacité de production dépasse certains quotas (décrits ci-dessous), les tarifs de rachat de l'électricité seront réévalués à la baisse chaque trimestre en fonction d'un pourcentage définit à l'avance. Dans l'éventualité où le quota minimum ne serait pas atteint, aucune baisse des tarifs ne pourra être appliquée. Cette baisse trimestrielle dégressive se basera, à l'échelle nationale, sur un objectif annuel de croissance de 100 MW installés. Le décret prévoit que le "1er trimestre" porte sur la période 10 mars au 30 juin 2011. La prochaine éventuelle baisse trimestrielle des prix d'achat pourrait donc avoir lieu dès le 1er juillet si le quota minimum est dépassé.

Remarque importante : si vous décidez de vous équiper d'une installation photovoltaïque, le tarif de rachat de l'électricité qui s'appliquera à votre installation au moment de la signature du contrat de raccordement avec EDF sera fixe et garanti sur une durée de 20 ans. Puissance installée par trimestre* Baisse selon le trimestre précédent

Plus de 65 MW 9,5%

≤ 65 MW 7,5%

≤ 55 MW 6%

≤ 45 MW 4,5%

≤ 35 MW 3,5%

≤ 25 MW 2,6%

≤ 15 MW 1,5%

≤ 5MW 0

*Capacité productive de l'ensemble des installations photovoltaïques présentent sur le territoire français.

4. FILIÈRES RELATIVES AUX PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES

4.1 Tous types de constructions

Une installation photovoltaïque est installée sur le toit et raccordée au réseau électrique. L'industriel ou le particulier vend le surplus d'électricité photovoltaïque générée par ses panneaux solaires au réseau ERDF.Les programmes subventionnés réalisés ont eu pour objet le développement des installations solaires photovoltaïques pour faire atteindre un stade industriel à cette filière et faire baisser les coûts de production encore élevés.

4.2 Électrifier la planète grâce aux panneaux solaires photovoltaïques ?

Le photovoltaïque autonome est devenu compétitif avec la flambée des prix des énergies fossiles (gaz, pétrole…) et ne

possède pas de réelle concurrence dans les énergies renouvelables (or émergence de l'éolien ). Même si le plus grand

marché potentiel, le tiers-monde, est difficilement solvable. Électrifier les pays en développement avec des panneaux solaires photovoltaïques apparaît de plus en plus comme une priorité peu coûteuse à l'échelle mondiale et devient une priorité en cette période de fort réchauffement climatique.

5. LES MARCHÉS DE L'ÉLECTRICITÉ PHOTOVOLTAÏQUE

Si les programmes destinés à l'électrification photovoltaïque d'un tiers de la planète demeurent lents à se mettre en place, des aides considérables sont mises en place pour favoriser la diffusion des panneaux solaires photovoltaïques :

• Des subventions à l'investissement pour une installation solaire photovoltaïque

• Un prix de rachat du kWh solaire garanti pour les particuliers si les panneaux photovoltaïques sont intégrés au bâti

Le Japon, les Pays Bas et l'Allemagne ont été les précurseurs depuis 1995/2000. L'Espagne, l'Italie, les USA et la France les rejoignent en 2002. .

La France a mis en place des incitations très intéressantes :

• Prix de rachat élevé du kWh (prix le plus élevé d'Europe en 2010)

• Subventions sur les installations solaires photovoltaïques intégrées

• crédit d'impôt pour une installation solaire photovoltaïque agréée

Les installations de panneaux photovoltaïques ont progressé de 20% dans le monde en 2009. Cet essor sans précédent représente environ une production de 7 300 Mégawatts (MW) par an ! Ainsi aujourd'hui c'est 5,5 millions de foyers qui sont désormais alimentés en électricité par la seule énergie solaire, grâce à une capacité mondiale de production de 21 000 MW ! A tout cela on peut ajouter la progression du recours à l'énergie solaire thermique avec 127 MW de raccordement en plus pour l'année 2009, portant la production totale de ces centrales solaires à 613 MW.

Si cette production peut être jugée comme mineure par rapport à celle mondiale, il n'en demeure pas moins que l'énergie solaire connaît une explosion qui n'est pas prêt de s'arrêter selon les spécialistes.

Les pays tirant leurs épingles du jeu sont nombreuses, mais c'est l'Europe qui culmine à la première place en tant que premier marché mondial de l'installation de panneaux solaires, avec ses 5 280 MW d'installations nouvelles en 2009, le «vieux continent» s'approprie alors 72% du marché !

Ainsi ce marché européen du solaire en plein expansion est composé de :

• L'Espagne, qui domine le marché avec 2% de ses besoins énergétiques couverts par la seule production d'énergie solaire. Néanmoins le marché est aujourd'hui en fort ralentissement à cause de la nouvelle crise que subit le pays doublée par une baisse du rachat de l'électricité solaire et un renforcement des mesures de contrôles et de qualités des installations. Ainsi c'est une chute de 2 700MW d'installations qui a frappé le pays, passant alors à seulement 70 MW d'installation en 2009.

• L'Allemagne, qui se retrouve actuellement dans le peloton de tête européen, avec 1% de ses besoins énergétiques fournis pas l'énergie solaire photovoltaïque. Sa demande moins forte proportionnellement que l'Espagne pour l'année 2008 est tout de même plus importante en valeur absolue (3800 MW d'installations en 2009, soit 50% de la demande européenne). La raison de cette progression importante est principalement due à l'environnement légal du pays, les autorités du pays souhaitant revoir à la baisse les tarifs de rachats de l'énergie solaire produite de 10centimes, provoquant une accélération des démarches des installateurs allemands.

• L'Italie se place avantageusement avec ses 580 MW installés en 2009.

• La République tchèque se positionne au cinquième niveau mondial avec ses 410 MW mis en fonctionnement en 2009.

La France est un cas particulier, avec ses 185 MW d'électricité photovoltaïque raccordée en 2009, le pays aboutit à une capacité totale de 268 MW tout à fait honorable ! La progression observée est d'environ + 224% par rapport à la fin de l'année 2008, et est un des résultats probant du Grenelle de l'environnement, qui a pour ambition finale d'aboutir à 5400 MW d'électricité photovoltaïque produite en 2020, qui représenteraient alors 1% de ses besoins énergétiques nationale.

Enfin hors-Europe, on retrouve plusieurs pays qui tirent profitent de la situation internationale très favorable, tels que :

• La Chine est devenue en quelques années seulement le premier producteur mondial de panneaux solaires, avec 35 à 40% des parts de marché détenues.

• Le Japon se place en troisième position mondiale en termes d'installation de panneaux photovoltaïques, avec ses 480 MW installés en 2009.

• Les Etats-Unis suivent de très près les japonais avec 470 MW installés en 2009.

Ainsi le marché international de l'énergie solaire photovoltaïque se porte bien et connait une augmentation importante depuis plusieurs années et cela grâce aux mesures incitatives nationales et internationales, doublées par une prise de conscience collective des populations de la nécessité de protéger notre planète.

6. POSITIONNEMENT DES PANNEAUX SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES

6.1 Les points forts d'un panneau solaire photovoltaïque Les forces de l'énergie solaire photovoltaïque reposent sur des technologies microélectroniques, conservant une bonne marge de progrès et d'innovations.

Les panneaux solaires photovoltaïques sont garantis pendant 25 ans par la plupart des constructeurs. La fiabilité du fonctionnement dépasse 99,9 %. Plus que le prix du kWh, c'est le coût de substitution du photovoltaïque à une autre solution qui est important. Une installation solaire photovoltaïque remplace la création d'un réseau électrique et restera moins chère en zone rurale qu'une mise en réseau. Un toit équipé de panneaux solaires photovoltaïques peut remplacer avantageusement une couverture classique sans détériorer l'esthétique du bâtiment. D'autant plus qu'il existe maintenant des panneaux solaires photovoltaïques aux couleurs de la couverture de votre toiture. L'énergie solaire photovoltaïque est sans concurrence pour fournir une faible énergie à la verticale même du besoin. Il faut donc répondre aux besoins individuellement et multiplier l'installation de panneaux solaires photovoltaïques dans le monde.

6.2 Les points faibles d'un panneau solaire photovoltaïque L'énergie solaire photovoltaïque représente encore peu de chose dans le bilan énergétique mondial. L'ensemble des modules solaires photovoltaïques existant produit autant d'énergie que 20 % d'une tranche nucléaire. Ce n'est notamment pas une solution significative pour répondre immédiatement aux besoins énergétiques et aux enjeux internationaux (passer de 15 à 21 % dans la production d'électricité entre 2002 et 2010).

Le stockage de l'énergie solaire est le maillon faible. La solution est d'allonger la durée de vie des batteries. C'est un objectif atteignable d'ici 2015. Le temps de retour énergétique de la batterie est un autre point faible. Le module rembourse en 2 à 4 ans l'énergie dépensée pour sa fabrication, soit en 1/10 de la durée de vie. En revanche, le temps de retour des batteries est de 2 à 4 ans, soit équivalent ou supérieur à la durée de vie de certaines batteries.

Les problèmes non techniques, l'adaptation aux usagers, les limites de fourniture d'énergie liées notamment à la météo et la modification des approches classiques, sont autant de facteurs qui empêchent le développement de cette technologie. Seules des crises, pétrolières par exemple, accélèrent les adaptations nécessaires.

6.3 Un problème complexe : les mécanismes financiers

Les difficultés sont d'abord non techniques et concernent la mise en place des prêts et leur remboursement. Les formules permettant de financer une installation photovoltaïque sont variées : achat classique, banques vertes, coopératives, prépaiement par cartes ou compteurs, location du matériel ... mais les organismes de crédit connaissent encore mal ces produits et éprouvent souvent du mal à les financer.

7 . PERSPECTIVES DE L'ÉNERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE

Les perspectives à long terme pourraient être vues comme sans limite :

• marché captif de 2,5 milliards d'habitants du tiers-monde, qui seront 4 milliards dans 40 ans.

• marché de toits photovoltaïques, qui pourraient devenir le toit standard à terme, équipant chaque nouvelle maison pour contribuer à respecter le protocole de Kyoto

Le rapport de l'EPIA du 3 mars 2002 (réalisé par les industriels du secteur) est parmi les plus optimistes. Les chiffres annoncés sont stupéfiants. Mais la réalité a parfois dépassé les prévisions dans le domaine des énergies renouvelables.

En 2020 :

• 20,7GWc d'installations photovoltaïques fonctionneront

• le photovoltaïque alimentera un milliard d'habitants dont 30 % des habitants africains.

• 2,3 millions d'emplois seront créés par cette industrie.

• l'investissement sera de 75 milliards d'euros par an.

• 82 millions d'habitants des pays développés dont 35 millions en Europe auront des installations photovoltaïques connectées au réseau

8. CONCLUSIONS

Le marché photovoltaïque est en expansion ; le contexte énergétique, politique et environnemental est très favorable, les applications et les innovations se multiplient, la ressource est quasi illimitée.

Le photovoltaïque a quatre handicaps surmontables à moyen terme :

• le stockage en application autonome avec la durée de vie des batteries

• le coût d'installation jumelée avec une consommation optimisée

• sa complexité administrative

• son besoin de financement

Le photovoltaïque devrait être d'ici 10 ans une filière énergétique de premier ordre et pourrait à long terme dominer les autres sources d'énergie dans les pays en voie de développement.

L'énergie solaire est en effet imbattable :

• en terrain vierge, non électrifié, pour de puissances inférieures à 2 kW

• pour tout consommateur de moins 10 kWh/mois, même sur un réseau

• en Europe, le photovoltaïque sera un jour le toit standard

• pour 7 humains sur 10, le photovoltaïque sera un jour l'énergie standard

Synthèse de 1992 à 2004 des données recueillies par l'ADEME sur le marché photovoltaïque français et bilan régional détaillé du marché 2004

Les panneaux photovoltaïques utilisent l'énergie la mieux répartie dans le monde : la lumière du soleil. En France, actuellement, des milliers d'installations photovoltaïques produisent de l'électricité pour des applications telles que l'électrification rurale, l'électrification en zone urbaine, le traitement de l'eau, les télétransmissions ou les équipements publics.

Ces réalisations ont mis en valeur les qualités de l'électricité solaire photovoltaïque. Sa fiabilité, son autonomie, son influence faible sur l'environnement, son coût souvent compétitif ont rendu son utilisation particulièrement fréquente sur des sites éloignés du réseau électrique, appelés également "sites isolés".

Avec un tarif de rachat de l'électricité photovoltaïque très intéressant, les propriétaires sont de plus en plus nombreux à s'équiper de panneaux solaires car l'amortissement d'une installation photovoltaïque se fait maintenant sur 8 ans (avec le crédit d'impôt). Le contrat de rachat étant de 20 ans, le propriétaire perçoit la totalité des revenus issus de cette production d'électricité pendant 12 ans en moyenne.