​Le boom du photovoltaïque

Les prix des panneaux photovoltaïques se sont effondrés ces dernières années : en cinq ans, le prix d’achat a été divisé par cinq. Résultat : pour les parcs photovoltaïques en cours d’installation, le prix de revient de l’électricité photovoltaïque sera à égalité avec celui des centrales nucléaires. Exemple : pour le futur parc de Cestas (près de Bordeaux), qui sera construit cet automne, et sera alors le plus grand d’Europe, le prix de revient du kWh sera de 6,92 cme €/ kWh, pour un prix d’achat par EDF de  10,5 cme € /kWh (soit une marge brute de 52%), à comparer au coût estimé par la Cour des Comptes du kWh de l’EPR, 7 cme €/ kWh.

La raison principale de cette baisse de prix  est l’action de la Chine, qui estime que le marché du photovoltaïque va connaitre une forte croissance, et qui s’efforce d’éliminer la concurrence mondiale par ces baisses de prix. Aujourd’hui, la Chine détient 50% du marché mondial, avec les deux premières entreprises du secteur, Yingli Green Energy et Trina Solar, qui ont à elles deux 30% du marché mondial, avec un prix moitié du prix mondial moyen. Ces prix avantageux sont dus en partie à un effort de recherche, à la baisse des coûts du silicium, à de gros investissements favorisant une production de masse… et à un dumping de grande ampleur. Un accord anti-dumping a été établi avec les autorités chinoises, mais n’est pas respecté.

Le groupement européen des entreprises de photovoltaïque Pro Sun a dénoncé en juin 2014 1500 violations de l’accord anti-dumping. L’Union Européenne impose maintenant  une taxe d’un taux moyen de 47,6% aux entreprises chinoises qui n’ont pas accepté l’accord anti-dumping, en pratiquant des prix de vente inférieurs aux prix minimum convenus. Ces baisses de prix ont eu raison des principales entreprises européennes de panneaux solaires, qui ont fait faillite, notamment en Allemagne. Le seul producteur français d’importance, Photowatt, a dû être racheté en février 2012 par EDF Energies Nouvelles. Cette entreprise est épaulée par le CEA, dont on connait l’excellence de la recherche, et qui en fait bénéficier Photowatt. Cette assistance du CEA porte sur l’amélioration du rendement des panneaux photovoltaïques, et aussi sur la baisse des coûts de fabrication.

Quelle place pourrait prendre le photovoltaïque dans la production d’énergie, sachant que la part du photovoltaïque dans l’énergie mondiale n’est actuellement que de 0,5% ? C’est peu, mais maintenant il devient crédible de développer massivement cette filière, compte tenu de sa compétitivité nouvelle, et de l’énorme avantage que représente l’énergie solaire, illimitée et non carbonée. Cependant, l’intermittence du photovoltaïque le rend peu pratique, et c’est une énergie fatale: on ne peut pas commander sa production, qui est souvent à contretemps par rapport au besoin. Par exemple la pointe de demande quotidienne d’électricité se situe vers 19 heures, quand la production photovoltaïque est pratiquement nulle.

Pour maintenir la stabilité du réseau, l’utilisation de cette énergie se fait obligatoirement en complément avec une autre énergie à faible inertie, en pratique l’hydroélectricité de barrages (pas de centrales au fil de l’eau) et les turbines à gaz. De plus la production moyenne du photovoltaïque est loin de pouvoir satisfaire le besoin total: le facteur de charge (pourcentage de la production totale) définit la proportion maximum  possible de cette énergie. Il est en France métropolitaine de 13%. Ce facteur de charge est plus élevé pour les latitudes plus proches de l’équateur (il est par exemple de 15% en Corse et de 11% à Lille). C’est dire que pour près de 90% de la production, il faut utiliser une autre énergie. A l’équateur, le facteur de charge est de 25%. Ces facteurs de charge restent malgré tout bien plus élevés que les 0,5% actuels de part du photovoltaïque, ce qui lui ouvre un gros marché.
 
Mais on peut faire mieux encore grâce au stockage de l’énergie, qui permet d’ajuster exactement la production d’électricité à la demande. En pratique seule la solution « STEP » (Station de Transfert d’Energie par Pompage) offre une possibilité concrète et éprouvée de stockage de masse de l’électricité. Quand l’électricité du réseau est excédentaire, on l’utilise par pompage pour  stocker de l’eau par dans un réservoir situé au-dessus d’une station de turbinage, qui fabriquera de l’électricité quand le réseau en aura besoin. Cette solution est effectivement pratiquée : en France, on compte une trentaine de STEP, totalisant 6 GW, l’équivalent donc, de 6 centrales nucléaires actuelles. EDF continue à en construire. Ces installations pompent pendant les heures creuses (la nuit, notamment), et turbinent pendant les heures où la demande est forte. Les STEP peuvent servir à stocker l’énergie irrégulière fournie par les panneaux solaires. Dans ce cas, on pourrait utiliser directement le courant continu fourni par les panneaux solaires pour alimenter les pompes, économisant le coût de 15% de la conversion continu-alternatif en général associée aux panneaux photovoltaïques. Le surcoût des STEP, qui est de l’ordre de 30%, serait réduit de moitié.

Le stockage de l’énergie d’origine solaire permet de s’affranchir de l’intermittence. En théorie, il suffirait d’installer assez de panneaux solaires pour satisfaire toute la demande. Cependant, pendant la saison hivernale, sous nos latitudes, l’ensoleillement baisse fortement, et il serait plus économique d’utiliser une solution mixte (nucléaire+photovoltaïque par exemple). Pour un réseau comme celui de la France, on pourrait probablement faire monter le taux de photovoltaïque à 60-70%. Dans les pays tropicaux, dont beaucoup sont industrialisés (comme le Sud Est asiatique), le photovoltaïque seul  pourrait fournir économiquement la quasi-totalité de l’électricité.
 
Il y a cependant des contraintes géographiques : pour faire un STEP, il faut pouvoir disposer de deux réservoirs décalés en altitude, peu éloignés. Ces sites se trouvent facilement dans les régions montagneuses. Les bords de mer (la mer jouant le rôle de réservoir inférieur), peuvent convenir pour peu qu’il y ait des montagnes proches, ou au moins des falaises de plus de 100 mètres. Il faut noter que si l’on se satisfait de STEP fournissant le principal de l’énergie quotidiennement consommée, en acceptant une proportion non négligeable d’énergies complémentaires, on peut se contenter de faibles réservoirs.
 
Finalement, il est clair que le photovoltaïque représente une formidable opportunité. Pour en bénéficier pleinement, il est impératif que la France devienne un des principaux fournisseurs mondiaux de panneaux solaires. Un défi conforté par une assurance : celle de l’énormité du besoin mondial. Et par une opportunité exceptionnelle, actuellement: pouvoir emprunter les fonds nécessaires pour de gros investissements à un très faible taux. Et une certitude: notre recherche est une des meilleures du monde. Cela justifierait que nos dirigeants se mobilisent sur ce projet.