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Un panneau photovoltaïque (PV) est un dispositif qui permet de transformer le rayonnement solaire en électricité.
En 2022, le solaire PV a fourni 18,6 TWh, soit 4,1 % de l’énergie électrique consommée en France (contre 3,0 % en 2021).
En France, environ 1300 kWh/an (1,3 MWh/an) avec 5 m2 de panneaux orientés au sud. Cela représente un peu plus de la moitié de la consommation électrique moyenne d’un français (2200 kWh/an).
Cela dépend de la taille de l’installation. Une grande centrale au sol coûte environ 0,7 €/W, contre 2 €/W pour une installation résidentielle. Le panneau ne représente qu’une petite partie de ce coût (0,25 €/W).
Oui, le solaire PV est maintenant compétitif par rapport aux autres sources d’énergie électrique, avec des coûts allant de 0,05 €/kWh pour une centrale au sol à 0,16 €/kWh pour une petite installation résidentielle en toiture.
Oui, le solaire PV est soutenu par des aides publiques, comme la plupart des sources d’énergie décarbonées. Il s’agit essentiellement de primes à l’installation ou de tarifs d’achat garantis sur des contrats de 20 ans.
Oui beaucoup plus ! En France, un système PV formé d’un module en silicium monocristallin fournit l’énergie qui a été nécessaire pour sa fabrication et son cycle de vie en environ 1 an. Ce temps de retour énergétique a été divisé par deux entre 2015 et 2020.
La durée de vie d’une installation est estimée à 30 ans, avec une perte d’efficacité de l’ordre de 0,5 % par an. Les fabricants de panneaux PV garantissent une durée de vie de 25 à 30 ans, pendant laquelle la puissance reste au moins égale à 80 % de la valeur nominale.
Un panneau PV est le plus souvent formé de cellules en silicium, protégées par du verre. Il faut à la fois des matériaux fonctionnels (silicium, argent…) qui participent directement à la conversion d’énergie, et des matériaux de structure (aluminium, verre, plastiques…). En terme de masse, un panneau PV contient surtout de l’aluminium et du verre (83 % de la masse). Mais la valeur des matériaux est concentrée dans la couche de silicium (40 %) et dans les contacts métalliques (15-30 %), qui représentent une fraction minime de la masse.
Les différentes étapes de fabrication (voir schéma “Du quartz au panneau”) peuvent être réalisées par différents acteurs. Actuellement, la Chine domine largement le marché : elle assure plus de 75 % de la production mondiale à chaque étape de fabrication des panneaux silicium.
De l’ordre de 850 MW par an en 2021. Ce chiffre correspond uniquement à la dernière étape de fabrication (assemblage de cellules en modules). Cette production est très inférieure à la capacité installée chaque année en France (3000 MW en 2021).
De nombreux projets industriels sont actuellement en cours de développement en France. S’ils arrivaient tous à maturité, la production de panneaux PV pourrait atteindre près de 15 GW par an d’ici 2030.
L’Europe est présente au début et à la fin de la chaîne de valeur des modules (polysilicium, assemblage des modules), mais très peu de cellules y sont produites actuellement. Il existe de nombreux projets pour relocaliser l’ensemble de la production, avec un objectif européen de 30 GW en 2025.
Oui le recyclage des panneaux PV est possible, la collecte et le traitement en fin de vie des modules et de l’onduleur sont d’ailleurs obligatoires. En masse, jusqu’à 95 % d’un module peut être valorisé, mais sous une forme dégradée.
Une installation PV sur toiture à base de panneaux en silicium monocristallin émet en moyenne 32 gCO2eq/kWh. Les émissions ont lieu essentiellement au moment de la fabrication des panneaux (71 %).
La rareté des matériaux utilisés pour le photovoltaïque n’est pas un verrou pour la production à grande échelle, mais leur criticité doit être prise en compte. Attention à ne pas confondre terres rares et matériaux rares. Les modules PV ne contiennent pas de terres rares.
Certains métaux entrant dans la composition d’un panneau solaire sont considérés comme critiques (aluminium, silicium métallurgique, argent), c’est-à-dire qu’il existe un risque pour leur approvisionnement. Cette criticité n’est pas un verrou mais doit être prise en compte pour le déploiement du PV à grande échelle.
La filière solaire photovoltaïque française représentait environ 12000 emplois (équivalents temps plein) en 2020, en hausse de 50 % par rapport à 2019 (environ 8000 emplois). Pour l’année 2021, le nombre d’emplois est estimé à 20000.
Oui en principe, mais il faut a minima consulter les Architectes des Bâtiments de France. L’autorisation dépend notamment du niveau de protection de la zone, et de l’impact visuel du projet.
La programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) prévoit d’atteindre 20 GW en 2023 et entre 35 et 44 GW en 2028. En mars 2023, 17,2 GW étaient raccordés, soit 86 % de l’objectif 2023.
Dans les six scénarios de RTE pour le futur mix énergétique, l’énergie solaire PV produite en 2050 est comprise entre 90 et 250 TWh par an, soit 5 à 14 fois la production de 2022.
Les surfaces nécessaires pour le solaire PV en 2050 dépendent du scénario considéré, et se situent entre 400 et 1200 km2, soit un chiffre très inférieur aux surfaces déjà artificialisées (environ 50 000 km²).
Oui, un potentiel de production solaire PV de 200 TWh/an est déjà identifié en utilisant des technologies commerciales et des surfaces déjà artificialisées disponibles (toitures, friches, parkings). Les scénarios les plus ambitieux (150 à 250 TWh/an) semblent donc réalisables.
La France a un potentiel de production PV en toiture de 125 TWh/an à un coût inférieur à 0,15 €/kWh ((coûts 2019), c’est le plus fort potentiel en Europe.
Le potentiel de production annuel du solaire PV installé sur des friches et des parkings (ombrières) est évalué à environ 70 TWh par an.
Il est possible d’installer des panneaux PV verticalement, par exemple sur les façades des bâtiments ou comme mur anti-bruit.
L’agrivoltaïsme désigne des installations photovoltaïques situées sur des parcelles agricoles, combinant ainsi production électrique et agricole. Le cadre réglementaire impose des contraintes telles que la réversibilité de l’installation et le maintien d’un revenu agricole significatif.
Le PV flottant désigne des installations PV situées sur des étendues d’eau (le plus souvent douce). Il a pour avantage la grande disponibilité de ces surfaces, mais les impacts environnementaux ne sont pas encore bien connus.
Non, le solaire PV n’a pas un mauvais bilan carbone ! Les énergies décarbonées (renouvelables et nucléaire) génèrent des émissions de 10 à 40 gCO2eq/kWh (32 gCO2eq/kWh pour le PV), plus de 10 fois inférieures aux énergies fossiles, gaz ou charbon (500 à 1000 gCO2eq/kWh).
Oui, l’énergie solaire est diffuse (260 kWh/an/m2 en moyenne), et ça n’est pas forcément un inconvénient : l’énergie solaire est abondante, disponible partout et sans danger. Non, le développement du solaire PV ne se fera pas forcément au détriment des forêts, des cultures ou des espaces protégés.
S’il est exact que la production photovoltaïque ne contribue pas spontanément à la stabilité du réseau comme peuvent le faire d’autres générateurs (turbines), “il y a un consensus scientifique sur l’existence de solutions technologiques permettant de maintenir la stabilité du système électrique”. Ces solutions technologiques ne sont pas encore nécessaires.
Pour la prochaine décennie, les infrastructures actuelles constituent un bonne ossature pour le développement des énergies renouvelables. Des adaptations du réseau de transport électrique seront nécessaires, notamment à partir de 2030-2035, mais leur ampleur restera modérée.
Attention aux mauvaises interprétations : le silicium n’est pas un matériau rare. En revanche, le silicium métallurgique peut être considéré comme critique car il est produit par peu d’acteurs à l’échelle mondiale.
A ce jour il n’y a pas de consensus sur l’impact des systèmes PV sur les températures urbaines.
La découverte de l’effet photovoltaïque remonte à 1839, en France, par Edmond Becquerel. D’abord utilisé pour la mesure de l’illumination, les applications énergétiques ne démarrent vraiment qu’avec l’invention de dispositifs en silicium en 1954 et les besoins de l’industrie spatiale naissante.
Les cellules solaires en silicium représentent actuellement 95 % du marché, mais il existe également des cellules solaires commerciales en couches minces de CdTe et CIGS (moins de 5 % du marché), en matériaux organiques (légères et souples) pour des applications de niche, et des multi-jonctions à haut rendement (III-V et germanium) pour les applications spatiales.
En ce qui concerne les technologies émergentes, les pérovskites hybrides sont à la base des technologies ayant connu le plus fort développement au cours des dernières années. La prochaine génération de cellules solaires pourrait être formée de tandems, par exemple pérovskite sur silicium.
Le solaire PV est une source d’électricité dont le fonctionnement est très fiable mais peu flexible, et dont la production est intermittente. Ses variations ont pour origine l’alternance jour/nuit et les conditions environnementales. Ces fluctuations locales journalières sont atténuées par l’effet de foisonnement, et les variations saisonnières peuvent être en partie compensées par la complémentarité avec l’éolien. La prévisibilité de la production solaire PV doit être considérée à différentes échelles de temps.
L’intégration massive d’énergies renouvelables nécessitera de nouveaux moyens de flexibilité. D’ici 2035, on estime que les outils existants ou déjà prévus seront suffisants. Au-delà, de nouvelles installations seront nécessaires et engendreront un surcoût. Celui-ci peut être estimé en développant des scénarios pour les mix énergétiques futurs.
L’hydrogène peut être produit par électrolyse, et servir à l’industrie chimique, en substitution aux énergies carbonées et pour le stockage de l’énergie.
Une ressource est “décarbonée” si elle fournit de l’énergie sans émission de CO2. Toutes les énergies renouvelables ainsi que l’énergie nucléaire sont considérées comme décarbonées, tandis que les énergies fossiles sont catégorisées comme carbonées. En pratique, aucune énergie n’émet « zéro carbone » si l’on intègre les étapes en amont et en aval de la production d’énergie (fabrication du panneau solaire, de l’éolienne, du réacteur nucléaire…), dans une analyse du cycle de vie. En toute rigueur, il faudrait donc parler d’énergies « faiblement carbonées ».
Le facteur de charge d’une unité de production électrique est le rapport entre l’énergie électrique effectivement produite et l’énergie qu’elle aurait produite si elle avait fonctionné à sa puissance nominale (ensoleillement de 1 kW/m² à 25°C) sur une période donnée. Il est exprimé en pourcentage et calculé sur une période d’un an. Par exemple, pour un panneau de puissance nominale de 1 kW, un facteur de charge de 0,15 signifie qu’il fournit l’équivalent d’une puissance de 1 kW pendant 15 % des 8760 heures d’une année, soit une énergie annuelle de 1314 kWh (ou 1,3 MWh).
Le kilowatt-heure ou kilowattheure est une unité d’énergie. Un kilowatt-heure vaut 3,6 méga (million de) joules. Si de l’énergie est produite ou consommée à puissance constante sur une période donnée, l’énergie totale en kilowatts-heures est égale à la puissance en kilowatts multipliée par le temps en heures.
Ces scénarios modélisent les évolutions possibles du système énergétique d’un territoire. Ils explorent la faisabilité et les implications des différentes options disponibles, par exemple le recours plus ou moins prononcé aux énergies renouvelables, au nucléaire, aux économies d’énergies, la diminution plus ou moins rapide de la consommation des énergies fossiles… Ces scénarios ayant un aspect prospectif, ils intègrent différents niveaux d’incertitude, et peuvent inclure des paris technologiques. Nous faisons régulièrement référence dans les fiches questions – réponses aux scénarios de RTE (Réseau de Transport d’Electricité), qui documentent plusieurs trajectoires possibles vers la neutralité carbone en 2050 en France.
L’artificialisation consiste à transformer un sol naturel, agricole ou forestier, par des opérations d’aménagement pouvant entraîner une imperméabilisation partielle ou totale, afin de les affecter notamment à des fonctions urbaines ou de transport (habitat, activités, commerces, infrastructures, équipements publics…).
Source : ministère de l’écologie (https://www.ecologie.gouv.fr/artificialisation-des-sols)
Parfois appelé “watt nominal”, il s’agit de l’unité de mesure de puissance d’un panneau solaire. Il correspond à la délivrance d’une puissance électrique de 1 Watt, sous les conditions nominales d’ensoleillement (1 kW/m²) et d’orientation (incidence normale). En anglais, on parle de “watt peak”, abrégé en “Wp”.
Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie.
Egalement appelée “Agence de la transition écologique”, l’ADEME est un établissement public sous la tutelle du ministère de la Transition écologique et du ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation.
Agence Internationale de l’Énergie.
La Commission de Régulation de l’Énergie est une autorité administrative indépendante française créée le 24 mars 2000 et chargée de veiller au bon fonctionnement du marché de l’énergie et d’arbitrer les différends entre les utilisateurs et les divers exploitants.
Sigle pour “Energies renouvelables”. On lit sur le site de l’ADEME (Lien) :
“On appelle énergies renouvelables, les énergies issues de sources non fossiles renouvelables. Elles servent à produire de la chaleur, de l’électricité ou des carburants. Les techniques de cogénération permettent de produire à la fois chaleur et électricité. Les principales énergies renouvelables sont : l’énergie hydroélectrique, l’énergie éolienne, l’énergie de biomasse, l’énergie solaire, la géothermie, les énergies marines.”
Sigle anglais de Levelized Cost of Energy, signifiant « coût actualisé de l’énergie ».
Il correspond au prix complet d’une énergie (l’électricité dans la plupart des cas) sur la durée de vie de l’équipement qui la produit. (Source : Wikipédia)
Programmation pluriannuelle de l’énergie (voir fiche dédiée).
Acronyme de PhotoVoltaïque, désigne souvent le photovoltaïque solaire, c’est-à-dire un dispositif permettant de convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique.
Réseau de Transport de l’Electricité. C’est le gestionnaire de réseau de transport français responsable du réseau public de transport d’électricité haute tension en France métropolitaine.
Syndicat des Energies Renouvelables.
Stratégie Nationale Bas Carbone contenue dans la loi énergie-climat.
Tarif d’Utilisation des Réseaux Publics d’Electricité, c’est le tarif payé par les utilisateurs des réseaux d’électricité. Les producteurs d’électricité photovoltaïque contribuent au financement des réseaux électriques par des frais de raccordement au réseau à la mise en service, puis la facturation annuelle du TURPE à Enedis pour l’injection de la production sur le réseau en vue de sa vente.
gramme de CO2 équivalent émis par kilo-watt heure d’électricité produite, quantité de gaz à effet de serre émis par unité d’énergie produite.
Watt ou kilo-Watt, unité de puissance (énergie produite ou consommée par seconde).
Watt crête
Watt Heure, ou kilo-Watt heure, unité d’énergie.