Le soleil brille pour tout le monde et ses rayons sont une source d’énergie gigantesque et inépuisable. La production décentralisée de chaleur et d’électricité fait se rencontrer une très large gamme d’acteurs, du particulier qui équipe sa toiture aux grands opérateurs privés et aux collectivités territoriales. A travers notre synthèse « solaire » venez y voir plus clair sur les fondamentaux de cette production décentralisée.
Définition
L’énergie solaire est l’énergie transmise par le Soleil sous la forme de lumière et de chaleur.
Usages
Il existe deux modes d’exploitation de l’énergie solaire :
- le solaire photovoltaïque : le rayonnement est transformé en électricité ;
- le solaire thermique : le rayonnement est transformé en chaleur*.
*Cette chaleur pouvant être utilisée pour le chauffage domestique ou la production d’eau chaude sanitaire.
Principes de fonctionnement
Le solaire photovoltaïque
Le photovoltaïque exploite l’effet photoélectrique pour produire du courant par absorption du rayonnement solaire. Cet effet permet aux cellules photovoltaïques de convertir directement l’énergie lumineuse en électricité par le biais d’un matériau semi-conducteur transportant les charges électriques.
Le taux de conversion de l’énergie solaire en électricité est de 15% environ avec les techniques classiques. La nouvelle technique du « solaire à concentration » amène cette conversion à près de 35%.
Le solaire thermique
Le solaire thermique consiste à convertir le rayonnement solaire en chaleur. Un fluide caloporteur enfermé dans des tubes absorbe la chaleur du rayonnement solaire ; cette chaleur est ensuite transmise à un réservoir de stockage avant d’être utilisée comme source chaude.
Des techniques mixtes, combinant thermique et photovoltaïques commencent à être expérimentées.
Avantages et inconvénients
Le solaire est une source d’énergie :
- Renouvelable (bien qu’intermittente, l’énergie solaire est inépuisable, et ce tant que le soleil brillera, soit environ 4,5 milliards d’années) ;
- Propre (l’énergie solaire n’émet aucun gaz à effet de serre) ;
- Disponible sur tout le globe (l’énergie solaire est l’énergie la mieux répartie dans le monde).
Néanmoins :
- La puissance des rayons solaires est fonction de leur inclinaison. Le potentiel est décroissant de l’équateur vers les pôles. En France, la puissance disponible est plus importante au Sud qu’au Nord, et plus importante l’été que l’hiver. Dans ces conditions, il n’y a pas toujours adéquation entre l’offre et la demande. Par exemple : Les bâtiments scolaires alimentés en eau chaude sanitaire par énergie solaire ne sont pas utilisés en juillet-août au moment des meilleurs rendements.
- Le solaire est une énergie intermittente : pas de production la nuit ; production atténuée lors des jours nuageux. Le stockage de l’énergie solaire est un enjeu fort. Dans le cas du solaire thermique, le réservoir d’eau stocke la chaleur mais avec des déperditions. Les particuliers alimentés en eau chaude solaire sont par exemple incités à se doucher le soir plutôt que le matin. Dans le cas du solaire photovoltaïque, soit l’électricité est injectée sur le réseau (et l’équilibrage du réseau revient aux opérateurs de transport et distribution), soit il faut convertir l’électricité sous une autre forme pour la stocker*. Par exemple, la plateforme « Myrte » en Corse utilise l’hydrogène comme vecteur.
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Focus sur la Plateforme MYRTE
La plateforme MYRTE comprend un champ photovoltaïque et une chaîne hydrogène utilisée comme un moyen de stockage. La charge, c’est-à-dire la fourniture au réseau électrique, peut être dans ce cas alimentée par le champ photovoltaïque ou par la pile à combustible via l’hydrogène stocké. L’hydrogène, produit et stocké, permet de gérer les fluctuations de puissance des énergies renouvelables intermittentes intégrées dans le réseau. La plateforme MYRTE est issue de l’engagement de trois partenaires, l’Université de Corse Pasquale Paoli, HELION, et le Commissariat à l’Energie Atomique et aux Energies Alternatives.
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Acteurs
On peut classer les acteurs du solaire en 4 grandes catégories : les producteurs, les installateurs, les opérateurs de réseau, les promoteurs.
- L’État Français joue un rôle de promotion majeur en accordant des crédits d’impôts pour l’installation de panneaux et en fixant des tarifs d’achat réglementés pour l’électricité solaire. La baisse des tarifs décidée fin 2012 a fortement diminué le nombre de raccordements en 2013. Le principe même de ces tarifs réglementés est remis en question.
- Les particuliers sont producteurs. L’équipement en panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques sur toiture des particuliers s’est développé fortement en dix ans pour stagner depuis quelques mois.
- Les collectivités territoriales sont productrices et promotrices. Leurs parcs immobiliers servent de support aux panneaux solaires (écoles, collèges, lycées, bâtiments administratifs…). Leurs programmes respectifs (Agenda 21, Plan Climat Énergie Territoire, Schéma Régional Climat Air Énergie) fixent des objectifs ambitieux de production d’énergie solaire. À l’occasion de l’installation de panneaux solaires elles peuvent chercher à innover (exemple : panneaux solaires verticaux pour la ville de Nice). Elles encouragent aussi les habitants par des conseils ou des aides.
- EDF et GDF SUEZ sont également impliqués dans la filière :
- En tant qu’opérateurs de réseau ; ERDF (filiale d’EDF) doit savoir injecter l’électricité produite dans le réseau de distribution ;
- En tant qu’installateurs et/ou producteurs ; des filiales se sont développées ou ont été acquises par rachat.
- EDF Energies Nouvelles, filiale d’EDF, a fait de la filière photovoltaïque son deuxième axe de développement, après l’éolien. L’entreprise réalise des grandes fermes solaires au sol ainsi que des centrales en toitures de bâtiments industriels et commerciaux. Parmi ses réalisations d’envergure, nous pouvons citer la centrale photovoltaïque de Toul-Rosières ;
- EDF ENR Solaire est un expert historique sur le marché des panneaux photovoltaïques en toitures. La filiale d’EDF conçoit, commercialise et pose les installations ;
- Photowatt, filiale d’EDF Energies Nouvelles, conçoit et produit des modules photovoltaïques
- CLIPSOL, filiale de GDF SUEZ, est un fabricant historique de solutions solaires thermiques (eau chaude et chauffage) et photovoltaïques.
- D’autres énergéticiens : ils installent des unités photovoltaïques, grandes ou très grandes et revendent l’électricité produite. Ces installations se font souvent dans des pays à fort potentiel (ensoleillement, marché de l’électricité porteur, facilité d’installation et d’exploitation des fermes. Total via sa filiale SunPower, par exemple, possède des fermes en Californie ou aux Emirats Arabes Unis (2,5 GW de puissance installée en 5 ans). L’entreprise fabrique ses propres composants et investit fortement dans la recherche.
- Des entreprises possédant des emprises foncières bâties ou non bâties importantes choisissent d’y installer des panneaux pour répondre à des objectifs de RSE ou pour valoriser ce foncier (exemple 1 : gare SNCF d’Achères équipées de panneaux thermiques et photovoltaïques couvrant une partie de ses besoins en énergie ; exemple 2 : les sociétés d’autoroute APRR et AREA installent des toitures photovoltaïques sur leurs gares de péage).
- L’Ademe (Agence de l’Environnement et de la Maitrise de l’Énergie), chargée de la promotion des énergies renouvelables, soutient et accompagne le développement de l’énergie solaire ;
- Le Syndicat des énergies renouvelables est l’organisation industrielle française des énergies renouvelables et regroupe l’ensemble des secteurs, notamment le solaire photovoltaïque et thermique. En 2012, dans son livre blanc, le Syndicat proposait de reconstruire la filière photovoltaïque.
L’énergie solaire dans le monde
Solaire photovoltaïque
D’après le rapport mondial 2012 sur les énergies renouvelables, en 2011 :
- La capacité mondiale du photovoltaïque atteignait 70 GW* ;
- Les trois pays disposant du plus important parc photovoltaïque étaient l’Allemagne, l’Italie et le Japon. La France se classait 7ème.
Les Émirats Arabes Unis avec trois partenaires (dont Total) ont inauguré en 2013 la plus grande centrale de production photovoltaïque du monde à Madinat Zayed (projet SHAMS-1).
Solaire thermique
Toujours d’après le rapport mondial 2012 sur les énergies renouvelables, en 2011 :
- 200 millions de foyers utilisaient des capteurs solaires à eau chaude ;
- Les trois pays disposant des plus grandes capacités de chauffage solaire étaient la Chine, la Turquie et l’Allemagne.
Notons par ailleurs qu’en une année, nous consommons, à l’échelle mondiale, 10 milliards de Tonnes équivalent pétrole (Tep). Cette quantité représente moins de 3 % de l’énergie solaire qui nous parvient quotidiennement.
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