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Message d'alerte

Le solaire photovoltaïque est pour beaucoup ce qui vient à l'esprit lorsque l'on parle de la production d'électricité à partir de l'énergie que nous envoie le Soleil. C'est en fait un moyen très efficace de production électrique individuelle, de production pour de petites communautés, ou mais aussi de production de niveau industriel ou semi-industriel. On retiendra néanmoins que les grosses installations de production d'électricité solaire ne font pas toutes appel au solaire photovoltaïque, mais aussi, dès maintenant, au solaire thermodynamique ; ceci permet en particulier à l'Espagne d'obtenir de l'électricité d'origine solaire hors des heures d'ensoleillement direct.


Cependant nous nous intéressons ici au volet photovoltaïque qui est la voie qui se dveloppe le plus en France.

La constante solaire

L'élément clef est la constante solaire, nom que les astrophysiciens et énergéticiens donnent à la puissance que nous recevons sur Terre, sous forme de lumière de diverses longueurs d'ondes (principalement de la lumière visible), puissance qui est (pratiquement) stable sur la durée de milliers de générations d'hommes, dans le passé et le futur. Elle vaut 1364 W.m-2.

Compte tenu de l'absorption et de la réflexion par l'atmosphère terrestre la quantité que nous retiendrons (pour fixer les idées) est 1 kW.m-2, énergie qui est reçue par seconde par une surface d'un mètre carré perpendiculaire aux rayons du Soleil.

Exemple d'utilisation locale d'électricité photovoltaïque (antenne de téléphone portable dans le sud du département de l'Aisne).

Les panneaux fournissent de l'électricité pour une installation non reliée au réseau de distribution électrique (ERDF en France).

Compte tenu du fait que l'électricité photovoltaïque est essentiellement intermittente l'installation montrée sur la photo comporte, outre des batteries électriques, un générateur (fonctionnant ici au GPL).

De telles sources locales sont faciles à installer et demandent un entretien réduit. Elles rendent de multiples services dans les pays sans réseau (éclairage, télécommunications, chaîne du froid).

La quantité d'électricité produite et le potentiel de la filière

Actuellement le rendement des panneaux disponibles sur le marché peut atteindre 15% (ce qui est considérable si l'on compare ce rendement à celui de la photosynthèse, de l'ordre de 0,5%).

Ici l'on utilisera (de façon à obtenir des chiffres faciles à retenir) un rendement assez faible de 10%.

Ainsi la puissance de 10 m2 de panneaux solaires fournissent une puissance électrique de 1 kW, lorsque le Soleil est bien situé dans la direction perpendiculaire à la surface du panneau. Cette puissance de référence porte le nom de puissance-crête, notée en kWc, est celle permise lorsque le panneau est bien orienté.

Sauf pour les installations industrielles complexes permettant un suivi du Soleil, la puissance maximale est obtenue au midi solaire du lieu. Bien sûr la position du Soleil par rapport au panneau se modifie perpétuellement, selon le cycle circadien et selon les saisons.

Pour une évaluation simple de la quantité disponible fournie par nos panneaux sur la durée d'une journée, on peut supposer que le Soleil se lève à 6h, se couche à 18h et passe bien à la verticale du panneau (pour un instant quelconque la puissance instantanée est la puissance crête multipliée par le cosinus de l'angle d'incidence des rayons solaires par rapport à la normale à la surface). Pour ce cas, assez réaliste pour une estimation moyenne, la quantité d'électricité récupérée sur les 12 heures se monte à 7,6 kWh (pour ces 10 m2).

puissance crête
10 m2 panneaux
prod./j
kWh
prod./an
kWh
prod./an approximative
kWh
surface pour prod. française (500 TWh)
km2
1 kWc 7,6 2790 1000 5000

Bien sûr, sous nos climats, le Soleil n'est heureusement pas perpétuellement au rendez-vous (pas plus qu'il ne passe chaque jour à la verticale du panneau) et la production annuelle de référence est, dans les régions du nord de la France, prise égale à approximativement 1000 kWh pour les 10 m2 de panneaux.

A supposer que l'on sache conserver l'électricité, sous une forme ou une autre, pour la distribuer à la volonté du consommateur, l'estimation ci-dessus permet d'évaluer la surface de panneaux nécessaires, à eux seuls, pour fournir les 500 TWh (millions de MWh) consommée par le France en une année : il suffirait de 5000 km2 de panneaux.

On se rend compte du potentiel énorme de la technologie photovoltaïque.

La ou les problématiques du photovoltaïque

Comme pour toute filière l'installation d'une technologie nécessite de dominer l'amont et l'aval, sur les aspects environnementaux et financiers.

Les freins au développement sont ici le coût encore important de construction des panneaux pour une filière non mâture, sans compter le coût environnemental du cycle de vie : en particulier le recyclage n'est pas encore très développé, même s'il est théoriquement possible. En cas de fort développement se présentera le problème de la conservation de l'électricité intermittente produite en excès par moments. De même que se posera le problème, techniquement délicat, de la gestion de l'introduction sur le réseau électrique respectant le couple tension/fréquence, problème soulevé en cas de multiplication de petites sources locales (de tous types) sur un réseau centralisé (seul susceptible de distribuer l'électricité sur tout un territoire, ou tout un continent).

Viennent se greffer ici des erreurs de gestion lors du choix des aides au développement. La crise de l'année 2010 avait pourtant été prévue par différents organismes [cf. les analyses déposées sur le site de "sauvons le climat"], ou même par de petits installateurs, mais les choix effectués (crédit d'impôt important, menant très classiquement à une inflation du coût de l'installation ; tarif de rachat inadapté - très, très élevé, même par rapport au prix spot de pointe de l'électricité - mis sur le dos du consommateur "particulier" EDF, via la CSPE) n'étaient guère viables que pour un développement très restreint.

Une publicité souvent rencontrée ne peut que mener à se poser des questions : Crédit d'impôts,

“Photovoltaïque : 22%. Revendez votre électricité et gagnez de l'argent !“

La croissance spectaculaire (quoiqu'en disent certains défenseurs de la filière photovoltaïque - cf. le "point de vue" paru dans le n° 41 de LaRevueDurable, avril 2011) oblige tout à fait normalement à une réorganisation permettant un développement sain, de l'ensemble des filières d'implantation d'économies d'énergie et de production d'énergie propre aux niveaux des particuliers.

Manifestement la filière n'est pas encore stabilisée.

Ajout 2015

  • Depuis la rédaction de cette page le tarif de rachat aux particuliers et aux industriels ont été revus à la baisse. Malgré cela ces tarifs sont très au-dessus des prix de marché moyen de l'électricité.
  • La fabrication des panneaux a évolué (recherche sur les rendements), mais les lignes de fabrication des panneaux donnant des rendements cités dans cette page ont été fortement développées en Chine, provoquant un effondrement des prix de ces panneaux et la déstabilisation de la fabrication européenne.
  • Le lecteur curieux peut se connecter au site de RTE afin de voir l'intérêt de la filière (mais il nous faut le payer cher!). Le soleil est assez prévisible et sa production est assez bien reliée à la consommation de la climatisation et de la chaîne du froid en été.