Enjeux
Le recours aux énergies renouvelables pour la production d’électricité a pour objectif de les substituer aux énergies fossiles, fortement émettrices de gaz à effet de serre. Si la filière éolienne apparaît comme la plus mâture aujourd’hui, le solaire photovoltaïque représente une opportunité pour atteindre l’objectif de division par 4 de nos émissions de gaz à effet de serre à l’horizon 2050.
Ainsi, le Grenelle de l’Environnement a fixé un objectif de développement de la production d’électricité d’origine renouvelable de 7,2 Mtep (7) supplémentaires par an d’ici 2020. La contribution attendue du photovoltaïque est de 0,5 Mtep, soit une puissance installée de 5 400 MWc (8) en 2020 (contre 46,7 MWc en 2007).
Pour l’Ademe, cette technologie est aujourd’hui encore trop coûteuse pour participer significativement au mixte énergétique national. Les efforts de R&D visent à permettre la baisse des coûts et à consolider le développement industriel du solaire photovoltaïque en France afin d’en faire une technologie majeure au-delà de 2020.
Marché
La production d’électricité photovoltaïque connaît une croissance importante au niveau mondial depuis quelques années, notamment pour les applications connectées au réseau.
En 2007, le marché annuel était de 2,3 GWc (9) pour une puissance cumulée supérieure à 9 GWc, soit environ 9 TWh (10) d’énergie produite. L’Allemagne et le Japon dominent le marché avec des acteurs industriels de premier plan dans tous les domaines.
En Europe, 1,6 GWc ont été installés en 2007 pour une puissance cumulée supérieure à 4,5 GWc. En France, malgré des opérations de démonstration à petite échelle de toits photovoltaïques menées avec succès dans le cadre de projets européens dès les années 90, le marché photovoltaïque était principalement celui des sites isolés en DOM-TOM.
Ce n’est que depuis la revalorisation des tarifs d’achat en 2001 et en 2006 que le marché du PV sur réseau décolle rapidement (marché annuel 2007 estimé à environ 30 MWc), rappelle l’Ademe. La France, qui dispose d’un bon gisement solaire, a choisi une politique de développement originale : considérer que le photovoltaïque est avant tout un élément du bâtiment, producteur d’électricité.
Ce choix de développement a pour ambition de :
- soustraire aux coûts d’investissement inhérents aux modules photovoltaïques le coût du composant de construction qu’ils remplacent et ainsi, d’augmenter la rentabilité de cet investissement tout en diminuant son impact environnemental
- positionner les industriels français sur un secteur innovant à forte valeur ajoutée
- banaliser l’offre de photovoltaïque dans le bâtiment afin de répondre à la logique de constructions à énergie positive et d’être en mesure d’atteindre le facteur 4.
Suite au développement du photovoltaïque et des applications du silicium en microélectronique, le marché mondial fait face, depuis quelques années, à une pénurie de silicium. Le prix de ce composant des cellules photovoltaïques a doublé ces dernières années, générant une augmentation du coût des installations. Afin de répondre à cette pénurie, plusieurs projets ont été lancés dont le projet Silicium de Provence (SILPRO), soutenu par l’Ademe.
Il consiste en une unité de production de silicium polycristallin installée sur le site d’Arkema dans les Hautes-Alpes (04). De grands industriels français se sont positionnés récemment sur le marché photovoltaïque : Total et EDF s’impliquent dans les filières de composants. St Gobain et APEX BP Solar développent des systèmes intégrés au bâtiment et Imerys Toiture fabrique des tuiles photovoltaïques. Plusieurs projets sont soutenus par l’Agence nationale de la Recherche (ANR).
En matière de recherche, des partenariats internationaux sont développés dans le cadre de projets européens. La France participe à l’accord de l’AIE sur le solaire photovoltaïque ainsi qu’à la plateforme technologique européenne.
Les scénarios de développement du photovoltaïque à l’horizon 2020 vont de 200 à 300 GWc reliés au réseau dans le monde avec des marchés annuels de 30 à 50 GWc. Cette croissance serait assurée, du côté de l’offre, par des investissements massifs en capacité de production (silicium de qualité solaire, cellules, modules) et par la baisse des coûts des systèmes du fait de l’accroissement des séries de production, d’installation et d’intégration au bâti dès la conception. Les perspectives d’amélioration des performances techniques et économiques des cellules et l’augmentation régulière du prix de l’électricité laissent entrevoir une compétitivité économique située entre 2012 et 2020 selon les marchés.
Coûts
Les coûts de production du photovoltaïque se situent aux environs de 30 c€/kWh. Ces coûts dépendent du type de technologie (investissement et rendement), du site (énergie produite) et du type d’application (centrales, toits..).
Afin de favoriser la rentabilité des projets, un tarif de rachat de l’électricité produite a été mis en place en 2001 et revalorisé en 2006. D’un montant de 30 c€/kWh (40 c€/kWh dans les DOM et en Corse), il est bonifié de 25 c€/kWh (15 c€/kWh dans les DOM et en Corse) pour les installations intégrées au bâti.
Ce dispositif est complété, pour les particuliers, par un crédit d’impôt et une TVA à 5,5%. La bonification introduite par le tarif de rachat est répercutée sur la facture du consommateur d’électricité via la CSPE (contribution au service public de l’électricité). L’Ademe a simulé le coût pour le consommateur du développement du photovoltaïque à l’horizon 2020.
Avec un tarif de rachat stable jusqu’en décembre 2011 puis décroissant de 7,5% par an, la contribution CSPE devrait s’élever à 1 273 millions d’euros, soit 7,95€ par an pour un foyer ne se chauffant pas à l’électricité et 40 € pour un foyer se chauffant à l’électricité.
Avis et actions de l’ADEME
La participation du photovoltaïque au bilan énergétique national relève d’une échéance dépassant 2020. Technologie du futur considérée comme l’une des plus prometteuses, il importe que la France positionne son industrie dans le secteur, souligne l’Ademe.
Pour l’Agence environnementale, le développement des capacités de production d’électricité photovoltaïque se justifie d’abord dans les départements l’Outre-Mer. En raison du fort ensoleillement, des coûts élevés de production d’électricité et de la présence d’une pointe de consommation électrique en phase avec l’ensoleillement, l’énergie photovoltaïque y est très compétitive. Le même potentiel est identifié dans la partie méridionale de la France.
L’Ademe recommande de favoriser l’intégration du photovoltaïque au bâti, sans écarter les centrales au sol pour atteindre une partie des objectifs en termes de puissance installée. L’agence recommande toutefois d’être attentif aux conflits d’usage sur les sols cultivables, les centrales ne devant pas participer à l’artificialisation de ces sols. Elle soutient les démarches de qualité des installateurs (QUALIPV) qui doivent progresser vers une certification reconnue à l’échelle européenne.
L’Ademe soutient les efforts de développement des composants, des produits et des applications de la filière photovoltaïque. Les programmes mis en place, en partenariat avec l’Agence nationale de la Recherche, ont pour objectif la réduction des coûts des systèmes, l’augmentation de leur fiabilité et leur intégration dans le bâtiment.
Dans le domaine des cellules photovoltaïques, les projets retenus concernent la filière du silicium cristallin, la filière « couches minces » et la recherche exploratoire afin de promouvoir de nouveaux concepts. Dans le domaine des systèmes photovoltaïques, les projets retenus concernent essentiellement la baisse des coûts aussi bien pour les systèmes raccordés au réseau que pour les systèmes isolés.
L’Ademe estime que les efforts de recherche seront décisifs pour rendre la filière mâture après 2020. Ils doivent également susciter l’émergence de nouveaux concepts pour les filières du futur.
Pour en savoir plus
Guide pratique production d’électricité raccordée au réseau (réf 3737) et en site isolé (réf 3680)
Photovoltaïque intégré au bâti : quelques exemples (réf 6256)
Lire aussi : Le bilan de la filière éolienne
(7) Million de tonnes équivalent pétrole
(8) Méga Watt Crête
(9) soit 2,3 millions de kWc
(10) soit 9 milliards de kWh ; hypothèse d’un équivalent annuel moyen à pleine puissance de 1 000 heures.
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Pourquoi les penseurs de l’ADME s’acharnent-ils à développer le photovoltaïque si coûteux (300€ le MWh contre 40-50 pour le CCGaz) vers une production de masse ? Qui va payer la facture si ce n’est la communanuté française, c’est à dire tout un chacun: Cela afit plus de 3€ le kilo de carburant pétrolier économisé: Mettons ces sommes en isolation de bâtiments et nous économiserons 10 fois plus de CO²!Le photovoltaïque est très joli et efficace que pour les consommateurs isolés: Utilisons-le à ce dessin. Le Solaire thermodynamique a de bien meilleures perspectives comme densité de production au km² avec forte possibilité de stockage thermique pour production nocturne. On laisse l’Espagne nous dépasser ! Pourqoi? La France a-t-elle perdu son génie inventif? Peut-être pour ne pas indisposer le lobby éolien? Ma foi je le crois
Pourquoi s’entêter à faire autant de photovoltaïque en France. D’accord pour quelques réalisations exemplaires mais quitte à dépenser ces sommes folles il serait bien plus intéressant d’en faire profiter les centaines de millions de personnes encore privés d’électricité et où 1 simple kW peut amener un immense progrès. Cette aide humanitaire en vaudrait bien d’autres.
On dirait que la France accepte d’abandonner la recherche d’avenir à d’autre pays pour se focaliser sur des technologies en perte de vitesse. On va alors acheter des appareils performants aux états unis (Exemple EDF energies nouvelles achète des panneaux photovoltaïques de tellurure de cadmium a First Solar) ? Je ne sais pas quel est le coût de cette technologie mais lâ revue développement durable énergie semble indiquer qu’elle est plus efficiente. On devrait trouver des solutions moins chères que le silicium à condition de s’en donner les moyens.
A la lecture des 2 articles sur la position de l’ADEME en matière d’éolien et de photovoltaïque, je reste confondu par tant d’incompétences. Il paraît que cet organisme qui était le grand promoteur des biocarburants, il y a encore 2 ans, sera le bras armé du Grenelle. C’est redoutable!
La recherche française sur les cellules de 2e et 3e génération n’a rien à envier aux autres pays. Le problème semble être plutôt dans l’industrialisation des résultats obtenus en laboratoire : trop timides, les chercheurs français, et trop de recherche centralisée au sein du CEA. Dans tous les cas, le photovoltaïque coûte cher, trop cher pour répondre à la consommation effrénée d’énergie actuelle. Il faut agir sur tous les fronts : mixte énergétique, économies d’énergie, isolation, encourager l’autoconsommation et développer les circuits courts de l’énergie. Salutations.
je viens exprimer un avis personnel, et je ne veux surtout pas faire de polémique, chacun ses choix.Pour ma part, si la France à décidé (via les expert!!) de faire de l’intégration en toiture ok essayons de suivre ses messieurs pour rentabiliser le coût de cette décision, (1) on me dit qu’il faudrait soustraire la note des tuiles que le PV remplace, ok bon: dites moi le tarif de rachat des vieilles tuiles démontées après 2 ans passées en toiture!et à qui les vendre ? (2) il parait que le PV coute cher ok mais je vais essayer de vous donner un exemple avec les effets de la température sur l’efficassité des PV intégrés!prennons un panneaux de 100w en été et à midi il sera donc à plus de 65 degrés, n’es ce pas? les fiches techniques nous disent qu’il perd 0.50% par degré, les caractéristiques étant données pour 25 degres, il va donc perdre (65-25=40 degres *0.50%) il va perdre 20% de puissance il ne restera donc actif que 80w de votre panneaux acheté pour 100w crête. (3) si ce même panneaux était installé sur une terrasse avec un suiveur solaire il fournirait 30% de plus (ça se calcule avec un simulateur), et pour être gentil disons que l’air ambiant à midi serait de 30 degres. notre panneaux de 100w perdrait donc seulement (30-25=5 degres *0.50%) il va perdre 2.5% de puissance, il ne restera actif que 97.5w sur votre panneaux de 100w, ok ! mais le suiveur solaire va nous donner 30% de plus de production/jour:notre panneaux solaire equipé d’un suiveur solaire vous donnera donc 97.5*1.30= 126.75w soit 46.75 watt de mieux que celui qui est installé en integration ! mais si je fais ça on ne me donnera pas les 25 cent d’euro de bonus. alors j’ai une autre idée, et si dans le sud france on demandait aux architectes de nous passer les toits de 18 degrés de pente à 30 degrés de pentes, je pense que l’ADEME serait contente de valoriser l’integration, et moi je resterait satisfait d’un meilleure étanchéité et d’une meilleure ventilation, notre panneaux peut être à 55 degres ne perdrait que 15% d’efficacité. nous aurions donc fait un bon technologique de + 5% d’efficacité des panneaux en intégré par rapport à la technique actuelle. un autre sujet interessant en France il existe la limitation à 1500 fois la puissance crête rachetée par EDF, prenons l’exemple d’un panneaux amorphe de 1kw mis en plein champ sur un suiveur solaire, deja annuellement il produit 1400 kwh sans suiveur (parce qu’il perd moins en température que les panneaux cristallins) et si on lui ajoute un suiveur il produira 1400*1.3 = 1820 kwh annuellement mais on ne vous achèreta que 1500 kwh, le tarif est à 31 cent d’euro et on ne veut pas vous acheter le surplus.donc je n’ai pas du comprendre quel est exactement le critere d’aide au développement, ou d’aide à l’innovation, ou l’aide à la rentabilité pour baiser les couts de cette technologie.. et quand on aura les PV à concentrateur on vous achetera 1500 fois la puissance de la puce de 10 mm posée au milieu des lentilles ?C. Sailliard, http://www.importsolaire.fr
Sur les autres technos que le silicium, elles sont beaucoup plus coûteuses, et nécessitent des éléments rares et toxiques. Le silicium est omniprésent dans la nature (sous forme de silice) et non toxique. Alors que le CdTe (tellurure de cadmium) contient du cadmium très toxique, et du tellure toxique et pas très fréquent. De même, le GaAs (arséniure de gallium) contient de l’arsenic très toxique et du gallium peu fréquent. Ces composés sont utiles pour certains composants de très petite taille, mais il serait insensé de les utiliser pour l’énergie photovoltaïque à l’échelle industrielle.