L’énergie solaire

 

Le rayonnement solaire qui atteint la surface de la terre fournit une énergie qui couvre 10 000 fois la consommation mondiale. Cette énergie est renouvelable, disponible partout et elle ne produit pas de gaz à effet de serre. Par contre, elle est intermittente et qualifiée de fatale car parfois inutilisable faute de demande et de stockage.


On distingue deux filières :

  • le chauffage solaire fournit le chauffage et l'eau chaude des maisons individuellles et des logements collectifs. Cette filière, en pleine croissance, atteignait dans le monde une puissance de 172 GW en 2009. En France, le solaire thermique bénéficie, depuis 1999, d'un programme de soutien des pouvoirs public (Plan Soleil), dans le secteur du bâtiment qui représente 25% du total des émissions de CO2.
  • la production d'électricité :
    • Solaire thermodynamique  -  Dans ce type de centrale, le rayonnement du soleil est concentré pour chauffer un fluide caloporteur (gaz, huile, sels fondus, métaux liquides...) à haute température (400-700°C) qui transmet sa chaleur à de l'eau qui en vaporisant entraîne une turbine. La France a été un pays précurseur de cette technologie dans les années 70 avec les projets d'Ordeillo (1 MW) dans les années 70 et Themis (2,5 MW) dans les années 80, qui ont été arrêtés compte tenu du faible coût de l'énergie à ces époques. En 2011, la capacité opérationnelle mondiale était de 1475 MW, surtout implantée en Espagne et en Californie. On peut citer la centrale d'Andasol, en Andalousie, 150 MW en trois unités mises en service entre 2006 et 2011 et la centrale de Sharm, d'une puissance de 110 MW, mise en service à Abu Dhabi en 2011. En France, le projet Alba Nova 1 (12 MW), localisé en Corse, est le premier à obtenir un permis de construire depuis 30 ans. L'Agence Internationale de l'Energie prévoit une contribution de cette énergie dans la production d'électricité à hauteur de 11,3% en 2030.
    • Solaire photovoltaïque  -  Cette technologie a l'avantage de convertir directement le rayonnement solaire en électricité grâce à l'utilisation de semi-conducteurs généralement fabriqués à partir de silicium. Deux types d'installations existent : les installations autonomes de petite taille pour usage individuel ou collectif, installées sur les bâtiments (pouvant être couplées au réseau), et les centrales de grande taille, construites au sol et alimentant réseau, qui sont importantes pour le développement de la filière compte tenu des baisses de coûts qu'elles génèrent. En 2011, la production mondiale d'électricité photovoltaïque était d'environ 70 GWc. En France la puissance raccordée au réseau était de 3 126 MW à fin 2012, alors que le Grenelle de l'Environnement prévoyait une puissance raccordée de 5 400 MW en 2020. On citera les centrales de Toul-Rosières, 115 MWc (la plus grande au monde) mise ne service en 2012, de Narbonne, 7 MWc (2009), de Saint-Jean-du-Pin, 7,1 MWc (2012). Le solaire photovoltaïque devrait fournir 14% de l'électricité mondiale en 2030.

La production d'énergie solaire étant intermittente des solutions de stockage sont développées, en particulier dans le thermodynamique en sélectionnant des liquides caloporteurs capables de stocker la chaleur le jour pour la restituer la nuit (ou les jours de couverture nuageuse) et ainsi augmenter la période de production d'électricité. Une autre solution est de combiner la source solaire avec une autre source comme la biomasse ou le gaz dans une centrale hybride.

C Acket et J. Vaillant (2011) comparent les avantages des deux technologies de production électrique. Pour les petites et moyennes installations, le photovoltaïque s'impose par sa modularité et sa simplicité d'exploitation. Pour les grandes puissances, les deux procédés sont en concurrence. Le stockage et l'hybridation jouent en faveur du thermodynamique. Les points forts du photovoltaïque sont la facilité de mise en œuvre, une maintenance moins grande et un risque environnemental moins important.

Les projets de centrales solaires rencontrent localement des oppositions qui peuvent aboutir à leur abandon. Les raisons invoquées sont les risques de pollution chimique (classement Seveso du projet thermodynamique de Solhena dans les Hautes Alpes, utilisation de cellules au cadmium sur le site de Villaroche en Seine et Marne), l'emprise au sol qui peut venir en concurrence avec d'autres activités, en particulier l'agriculture (surfaces allant des 20 ha du projet Senart au 365 ha de Toul-Rosières), les nuisances pour les riverains (projet de Lacapelle – Cahors, Lot). Un autre enjeu environnemental à terme est celui du recyclage des installations photovoltaïques.

L'essor rapide du solaire a été soutenu par des incitations gouvernementales (crédit d'impôt, rachat d'électricité aux particuliers).Pour poursuivre ce développement, la filière doit améliorer sa compétitivité, car les couts de production du solaire sont encore nettement plus élevés que ceux des technologies non renouvelables et même des autres technologies renouvelables.

A l'opposé du modèle « produire et consommer local », le concept du projet Desertec, lancé par le consortium DII, propose un approvisionnement énergétique durable de l'Europe (15% de l'électricité en 2050) grâce à la valorisation du potentiel énergétique renouvelable des déserts d'Afrique du Nord (solaire, éolien), qui contribuerait par ailleurs au développement local. Les investissements nécessaires pour produire et transporter l'électricité sont estimés à environ 400 milliards d'euros. Lancé en 2009, cette initiative futuriste se heurte pour l'instant aux réalités économiques et politiques.

Pour en savoir plus à la SGF :
- Quelle place pour le solaire dans le mix énergétique aux horizons 2020 – 2050, la rédaction, Géologues, 176, 2013 – Acheter ce numéro en ligne
- icon Les énergies renouvelables - Etat des lieux et perspectives (37.71 KB), C. Acket et J. Vaillant, ed. Technip, 121, 2011 -  Analyse d’ouvrage Géochronique, mars 2011
- icon Énergie solaire et électricité : une introduction (71.16 KB), M. Rabinovitch, Géologues, 145, 2005
- icon L’énergie solaire thermique : une introduction (95.75 KB), M. Rabinovitch, Géologues, 145, 2005
- icon Électricité solaire thermodynamique (113.21 KB), C Philibert, Géologues, 145, 2005
icon Photovoltaïque et thermique : deux énergies renouvelables en développement chez Forclum Val de Loire (147.12 KB), la Rédaction, Géologues, 145, 2005

et ...
- solaire thermique et solaire photovoltaïque – site de l'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME)
http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=13921
http://www2.ademe.fr/servlet/KBaseShow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=25243
- solaire, solaire thermique, solaire thermodynamique, solaire photovoltaïque – site du Syndicat des Energies Renouvelables
http://www.enr.fr/gene/main.php?base=36
http://www.enr.fr/gene/main.php?base=361
http://www.enr.fr/gene/main.php?base=362
http://www.enr.fr/gene/main.php?base=363
-Site du Syndicat des Professionnels de l'énergie solaire - http://www.enerplan.asso.fr/
- L'énergie solaire, Cahier spécial La Recherche, nov. 2012 ;
http://www.planete-energies.com/MEDIAS/MEDIAS_INFOS/786/FR/LR10-novembre-solaire-VF.pdf?PHPSESSID=e785f23e26ccceae976e1676dedab716
- le solaire thermodynamique, C. Acket, 2010, site « Sauvons le climat » : http://www.sauvonsleclimat.org/etudeshtml/le-solaire-thermodynamique/35-fparticles/461-le-solaire-thermodynamique.html