Tout ce que vous devriez savoir sur le photovoltaïque – 3

Dans un guide très complet de 27 questions-réponses à destination du grand public, des chercheurs et chercheuses du CNRS, de la Fédération de Recherche Photovoltaïque (FedPV), de l’Ecole Polytechnique et de l’ENSCP nous révèlent la place que le solaire photovoltaïque peut prendre dans le futur mix énergétique français. Stéphane Collin, chercheur au Centre de nanosciences et de nanotechnologies (CNRS/Université Paris-Saclay), et Jean-François Guillemoles, chercheur et directeur de l’UMR de l’Institut photovoltaïque d’Ile de France (CNRS/ENSCP/Ecole polytechnique) nous racontent la genèse de ce guide.

Où est en le photovoltaïque en France et dans le monde ?

Jean-François Guillemoles : L’énergie solaire photovoltaïque (PV) a progressé au cours des 10 dernières années à une vitesse fulgurante, que personne n’avait prédite : le prix des panneaux photovoltaïques a été divisé par 10, leur rendement est passé de 15% à 20% et leurs performances environnementales ont aussi été améliorées, et plus de la moitié des panneaux installés dans le monde l’ont été au cours des trois dernières années. Le rôle que le solaire photovoltaïque peut jouer dans la transition énergétique en est bouleversé. Malheureusement, ces changements rapides sont peu pris en compte dans les débats, trop souvent biaisés par des arguments approximatifs, basés sur des données anciennes, voire parfois erronés.

Stéphane Collin : Avec un petit groupe de chercheurs et chercheuses du CNRS et de la Fédération de Recherche Photovoltaïque (FedPV), nous avons formé un atelier pour travailler collectivement sur les questions posées par le développement du solaire photovoltaïque en France. Quelle est sa réalité ? Où en est-on ? Quels sont les objectifs de la programmation pluriannuelle de l’énergie pour 2028, et des scénarios de référence à l’échéance 2050? Sont-ils atteignables et selon quelles modalités ? Le photovoltaïque coûte-t-il cher ? Est-il polluant, émetteur de CO2, dépendant de matériaux rares ?…

3 – QUELLE EST L’ÉNERGIE FOURNIE ANNUELLEMENT PAR UNE INSTALLATION PV DE PUISSANCE NOMINALE 1 kW ?

Pour une puissance nominale de 1 kW installée en France (5 m2 de panneaux orientés au sud), la production annuelle est d’environ 1300 kWh (1,3 MWh), soit un peu plus de la moitié de la consommation électrique moyenne d'un français (2200 kWh/an). Cela correspond à un facteur de charge moyen de 15 %.

Le facteur de charge correspond au rapport entre l'énergie effectivement produite et celle qui aurait été produite si le panneau PV avait fonctionné à sa puissance nominale pendant toute la durée considérée. C'est une manière de mesurer l'écart entre les conditions réelles (ensoleillement variable, nuit, température, …) et les conditions nominales (éclairement solaire de 1 kW/m2 à 25°C).

Les cartes ci-dessous donnent la distribution sur le territoire du facteur de charge et de la production par kW nominal (aussi appelé kWc). A l'échelle des régions, elles montrent une production d'électricité photovoltaïque moyenne 50 % plus élevée dans le sud de la France par rapport au nord.

1. Panorama de l’électricité renouvelable, 31 décembre 2021. https://www.rtefrance.com/analyses-tendances-et-prospectives/le-panorama-de-lelectricite-renouvelable
   (02/2021).
2. https://solargis.com/maps-and-gis-data/download/france

Un guide complet à destination du grand public, pourquoi ?

Le résultat de notre atelier est un guide complet de 27 questions-réponses, téléchargeable ou consultable en ligne, dont l’ambition est d’apporter des réponses simples et factuelles mais précises et documentées, en utilisant les données les plus récentes et en proposant plusieurs niveaux de lecture pour avoir une réponse courte, ou pour approfondir. Nous espérons que ce document sera utile au plus grand nombre et contribuera à éclairer le débat citoyen sur la transition énergétique en France et les choix qui s’imposent. Nous invitons les lecteurs à se rendre sur le site SolairePV pour consulter les mises à jour futures de ce document, et à nous adresser d’éventuelles remarques ou suggestions. Le but est que la place du photovoltaïque soit correctement perçue de tous et ses avancées comme ses limites correctement comprises

Justement, en parlant de limites, quelles sont-elles aujourd’hui et comment la recherche travaille-t-elle à les dépasser ?

Les objectifs des scénarios les plus ambitieux pour le développement du solaire PV peuvent être atteints avec les technologies actuelles, à un coût mesuré, en utilisant les surfaces déjà disponibles (toitures, parkings, friches,…) et sans artificialisation supplémentaire. Les recherches actuelles visent à faciliter le déploiement du solaire PV en limitant encore plus son coût et son impact environnemental, et en facilitant les usages (modules flexibles, esthétiques,…). Les axes de recherche portent par exemple sur l’augmentation de l’efficacité, la diminution de la quantité de matériaux utilisés, la conception d’architectures facilitant le recyclage des panneaux en fin de vie ou de nouvelles applications.