Le solaire peut-il sauver la planète ?

Le solaire peut-il sauver la planète ?

Avec des coûts de production en chute libre, l’énergie solaire concurrence désormais directement le charbon et le gaz. Les investissements colossaux réalisés par la Chine et l’Inde et le boom Californien laissent entrevoir la possibilité d’un miracle technologique. Le soleil serait-il la solution au réchauffement climatique ?

À travers cet article, nous allons revenir sur les principaux succès de cette industrie, décrire les enjeux, les limitations aussi bien techniques qu’économiques, balayer quelques préjugés et tâcher de répondre à cette question centrale : le solaire peut-il sauver la planète, et si oui, à quel prix ?

1) Une avalanche de bonnes nouvelles pour l’énergie solaire

Longtemps marginale et dépendante des subventions publiques, la génération d’électricité à l’aide de panneaux solaires connaît un développement exponentiel.

Le coût de production a diminué de 85 % en dix ans et de 50 % supplémentaire en 2016. Pour cette raison, l’Inde vient de renoncer au projet de construction de six centrales à charbon totalisant une capacité de production de 14 gigawatts pour les remplacer par des centrales solaires 25 % moins chères. (1)

Sur la seule année 2016, la Chine a installé 38 gigawatts de capacité photovoltaïque, l’équivalent de la production électrique française moyenne. Elle prévoit d’investir plus de trois cents milliards de dollars sur cinq ans et vient de livrer la première centrale solaire flottante, capable d’approvisionner une ville de vingt-cinq mille habitants.

En Californie, les retombées économiques en termes d’emploi et de baisse de la pollution atmosphérique ont conduit le parlement à revoir à la hausse les objectifs de réduction des gaz à effet de serre. La barre des 50 % de renouvelable est désormais fixée à 2026 au lieu de 2030 et le 100 % sera atteint dès 2045. (2)

Face à cette montée en puissance, les compagnies pétrolières paniquent. Aux États-Unis, le lobby des énergies fossiles cherche à imposer des pénalités fiscales aux producteurs d’électricité solaire et éolienne (sic). (3)

De leur côté, les multinationales investissent dans la transition énergétique. Total a racheté le leader de la production de batteries électriques industrielles pour un milliard d’euros, ainsi qu’un fabricant de panneaux solaires pour 150 millions. Le géant pétrolier investit 300 millions supplémentaires pour couvrir son réseau de stations-service de 5000 panneaux photovoltaïques. Ce projet devrait générer 40 millions d’euros d’économie par an, signe de la rentabilité de la technologie. (4) 

De même, Chevron, BP et Shell consacrent une part croissante de leur budget aux renouvelables et aux capacités de stockage. En juillet dernier, le PDG de Shell a déclaré que sa compagnie devait réinventer son modèle commercial. « Ma prochaine voiture sera électrique », a-t-il reconnu devant un parterre de journalistes médusés. Après avoir longtemps milité pour l’établissement d’une taxe carbone et l’adoption du gaz naturel comme énergie de transition, voilà que Shell se sent pris de court par la montée en puissance de la filière solaire !

Alors, phénomène de mode ou révolution ?

2) Principaux avantages et inconvénient de l’énergie solaire

Le soleil se lève tous les jours sans exception pour offrir une énergie fiable, abondante, gratuite, propre et renouvelable (du moins, pour les cinq prochains milliards d’années).

Chaque heure, le soleil fournit ainsi à la terre l’équivalent d’une année de consommation énergétique. Dit autrement, il suffit de capter 0,01 % de ce rayonnement pour satisfaire la totalité des besoins de l’humanité (y compris en pétrole, gaz, bois et charbon utilisés pour le transport et le chauffage).

Or cette entreprise est largement réalisable. En se basant sur l’efficacité actuelle des cellules photovoltaïques dites de « première génération », seul 1 % du territoire français serait nécessaire pour passer au 100 % solaire. (5) En Inde ou en Afrique, ce chiffre est à diviser par deux. Selon Tesla, la superficie de l’Espagne permettrait de fournir la planète entière. Point de soucis d’espace, donc.

Un technicien chinois répare un panneau photovoltaïque. Photo : Feature China/Barcroft Images

Deux autres préjugés ont la vie dure : le bilan carbone et énergétique serait négatif. Il n’en est rien. En prenant en compte toutes les externalités, le mégawatt heure solaire émet environ 45 kg de C02, contre 800 pour le charbon, 450 pour le gaz, 40 pour le nucléaire et 10 pour l’éolien (6). Sans être entièrement neutre, l’impact sur le réchauffement climatique semble négligeable. Et ces rejets de C02 découlent essentiellement du fait que l’énergie utilisée par les usines à cellules photovoltaïques provient majoritairement de centrales à charbon. Plus la production électrique sera décarbonée, plus ce chiffre diminuera.

Du point de vue énergétique, un panneau génère en une année et demie la totalité de l’énergie requise pour sa fabrication et mise en service. D’une durée de vie de 30 ans, ils sont aisément recyclables. (7)

Enfin, notons que le rendement actuel des cellules photovoltaïques n’est que de 20 % en moyenne (seul un cinquième de l’énergie solaire reçue par le panneau est capturé). Le potentiel impact du progrès technique est donc considérable. Un doublement de l’efficacité diviserait tout par deux : surface nécessaire, prix, rejet de C02. En comparaison, les centrales utilisant des énergies fossiles sont depuis longtemps optimisées, avec des rendements de 70 à 90 %.  

Deux inconvénients majeurs.

Deux éléments viennent freiner la généralisation de cette énergie. Le coût de production et le stockage de l’électricité.

En effet, il ne vous aura pas échappé que le soleil ne brille que le jour, et ce avec une intensité variable. Si les nuages les plus épais laissent tout de même passer plus de 80 % de l’énergie solaire, la nuit ce chiffre tombe à zéro.

Il faut donc stocker l’énergie produite le jour pour la redistribuer la nuit, ce qui est difficile et coûteux. Revenons en détail sur ces deux problématiques.

Le problème du stockage de l’énergie solaire serait résolu

Avant de parler du stockage, il faut revenir sur un aspect fondamental de la production d’électricité : la question de la demande.

L’électricité ne pouvant pas se stocker sous forme de courant électrique, sa distribution nécessite la mise sous tension permanente d’un réseau sur lequel puisent les consommateurs.

Or, la consommation fluctue énormément durant l’année (en fonction des saisons) et de la journée (en fonction de l’heure). Elle reste cependant nettement inférieure pendant la nuit, du fait de la baisse d’activité humaine.

Consommation journalière française, source RTE

Pour répondre à ces fluctuations, les capacités de production sont divisées en différents groupes. La base, qui tourne en permanence pour assurer le plus gros du volume, la semi-base et semi-pointe qui s’ajoutent à la base pour pallier aux variations, et la pointe qui est sollicitée uniquement lors des grands pics de consommation.

Cette répartition s’effectue selon des critères techniques (la base doit être en permanence disponible alors que la pointe doit pouvoir être mise en service en quelques minutes) et économiques (on utilise d’abord les moyens de production bon marché).

Selon ces deux conditions, l’énergie nucléaire et les centrales à charbon ont tendance à jouer le rôle de base, et l’hydroélectricité, les centrales à gaz et au fioul, celui de pointe.

L’éolien et le solaire sont sollicités surtout en base ou semi-base (du fait du coût de production quasi nul une fois installé), mais leur nature intermittente ne leur permet pas d’assurer à eux seuls la base de la production. D’où la nécessité, pour passer au tout renouvelable, d’introduire des capacités de stockage.

Cela dit, comme la demande est plus faible la nuit et le soleil toujours présent le jour, l’énergie solaire est une excellente base en journée. On peut donc remplacer une partie des centrales à charbon ou réacteurs nucléaires sans faire appel aux moyens de stockage.

Photovoltaïque et Thermique face au stockage de l’énergie

L’énergie solaire se divise en deux catégories. Le photovoltaïque emploi des cellules qui convertissent les rayons solaires en énergie électrique ; et le thermique, qui restitue directement la chaleur.

Le thermique se répartit lui-même en deux branches. Les panneaux solaires d’absorption captent la chaleur pour chauffer de l’eau à usage domestique.

Seconde option, l’emploi de miroirs convexes pour concentrer le rayonnement solaire en un point précis afin de chauffer un fluide. Ce dernier sert de source chaude à un échangeur thermodynamique pour fabriquer de la vapeur d’eau qui fera ensuite tourner des turbines, sur le même principe qu’une centrale nucléaire.

Centrale solaire à concentration dans le Nevada. Les rayons solaires sont concentrés sur une tour contenant un fluide.

Bien que de plus faibles rendements que le photovoltaïque, les centrales solaires thermiques peuvent produire de l’électricité 24h/24 et restituer la nuit l’énergie stockée sous forme de chaleur en journée.

Pour le photovoltaïque, les options de stockages sont variées. L’électricité produite peut servir à pomper de l’eau en amont d’une turbine hydroélectrique, ou chauffer un fluide caloporteur. Mais la solution la plus économique reste celle des batteries électriques.

Le solaire offre donc deux solutions au problème du stockage : le couplage panneau photovoltaïque et batteries électriques, ou l’utilisation de centrales solaires thermiques.

Cela nous conduit naturellement à la question du coût.

3) L’énergie solaire est-elle compétitive ?

Dans un système capitaliste, qu’on le veuille ou non, tout tourne autour du coût. Et pour la production d’électricité, le chiffre miracle est le prix de revient du mégawatt heure (MWh).

Pour calculer ce prix, il faut intégrer la fabrication du moyen de production (qu’il s’agisse d’une cellule photovoltaïque ou d’une centrale nucléaire) et les frais d’exploitation (l’entretien et le prix du combustible).

La comparaison n’en demeure pas moins difficile. Pour le solaire, les coûts varient en fonction de l’ensoleillement et du prix de la main d’œuvre, deux facteurs essentiellement géographiques.

Pour les centrales nucléaires ou à charbon, les externalités sont rarement prises en compte, ou alors sous-évaluées (coût de fermeture des centrales nucléaire, gestion des déchets sur le long terme, rejet de C02 et de polluants pour le charbon).

Bien que reposant sur des données imparfaites, en moyenne, le coût du solaire reste pour l’instant supérieur à celui du charbon et du gaz, en particulier lorsqu’on inclut le coût de stockage.  

Mais comme nous l’avons vu, en Inde le solaire est déjà 25 % moins cher que le charbon. En Arizona et en Australie, le solaire + stockage est plus compétitif que le gaz naturel et le charbon. En France, un appel d’offre de 500 mégawatts a été décroché par une entreprise proposant un prix record de 56 euros/MWh, ce qui est inférieur au nucléaire (60 euros/MWh pour les centrales amorties, 100 euros/MWh pour l’EPR de Flamanville et 120 euros/MWh pour l’EPR d’Hinkel Point). (8)

On voit ainsi à quel point l’obsession du gouvernement Macron et d’EDF pour le nucléaire est anachronique et frise le ridicule.

La baisse des coûts du solaire est-elle soutenable ?

Un rapport très complet de l’IRENA prédit une chute supplémentaire de 59 % des coûts d’ici à 2025, ce qui devrait définitivement imposer l’énergie solaire comme la moins chère du marché.

Selon cette étude, 90 % du coût provient du procédé de fabrication et de l’installation. Or c’est là que réside le plus gros potentiel de réduction, via les économies d’échelle et le progrès technique. La hausse probable du prix des matières premières ne constitue donc pas une menace crédible pour le coût du solaire.  (9)

De plus, puisqu’il est employé en tant que « base » et « semi-base », les centrales à charbon, gaz et nucléaire vont devoir assurer la semi-pointe et la pointe. Cela va augmenter leur prix au MWh, car les volumes de production vont diminuer, augmentant de fait la part des coûts fixes dans le prix du MWh.

Dit autrement, la baisse des coûts du solaire va entraîner la hausse des prix de ses concurrents ! Et encore, ce scénario ne prend en compte ni la possibilité d’une taxe carbone (comme en Californie) ni celui d’une subvention (comme en Allemagne).

Conclusion : le solaire est déjà compétitif dans de nombreuses régions du monde, et le sera bientôt dans la majorité.

Pourtant, sa part ne représente que 1,3 % de la production d’électricité. Compte tenu du retard à rattraper, peut-on sérieusement envisager l’avènement du tout solaire ?

4 ) Le développement du tout solaire est-il possible et soutenable

Nous touchons ici au cœur du problème. Puisque l’énergie solaire est compétitive et « durable » du point de vue économique, il faut se poser la question de son extension à très large échelle. Avec une double problématique, industrielle (technique) et écologique (soutenabilité).

Avantages et inconvénients de la décentralisation.

L’intégration progressive de l’énergie solaire implique une décentralisation de la production électrique, au niveau individuel et collectif.

Pour les logements indépendants, un modèle vertueux se développe. Les panneaux photovoltaïques couplés à une batterie permettent de fournir 100 % de la consommation d’un ménage, y compris la recharge d’une voiture électrique. L’usager peut suivre en permanence sa consommation sur son smartphone, ce qui va encourager la chasse aux gaspillages, les excès de production pouvant être revendus au réseau.

Pour les pays en voie de développement, il s’agit d’une véritable aubaine. De la même façon que l’Afrique est passée directement au téléphone portable sans transiter par la ligne fixe et ses câbles téléphoniques, les populations les plus pauvres vont accéder à l’énergie propre sans recourir aux lignes à haute tension, transformateurs et poteaux électriques.

Pour un pays comme la France, cette décentralisation progressive (y compris par la généralisation des centrales solaires) nécessite de repenser le réseau électrique, et de faire les investissements requis.

Dans cet esprit, l’Angleterre vient d’adopter un nouveau modèle qui va modifier en profondeur la logique de son réseau. La loi anglaise vise à combiner les avantages des énergies renouvelables avec la gestion intelligente de la demande, à travers une mise en réseau via internet des appareils les plus gourmands. En éteignant quelques secondes votre réfrigérateur ou les climatiseurs d’une entreprise, on réduit les pics de consommation. Le gouvernement joue ainsi à fond la carte de la décentralisation et prévoit de répercuter deux milliards d’euros d’économie par an sur les consommateurs. (10)

Une fois de plus, on réalise l’anachronisme de l’EPR et du projet de grand carénage de la France.   

Le solaire est-il vraiment écologique ?

La première question qui vient à l’esprit est celle de la soutenabilité. Autrement dit, dispose-t-on de suffisamment de matières premières pour fabriquer les millions de panneaux solaires nécessaires ?

La réponse est affirmative. Contrairement à une idée reçue, les panneaux solaires ne requièrent pas de terres rares. Les ingrédients principaux sont le silicium (du verre, ou du sable si vous préférez) et le cuivre. On les trouve en abondance et leur recyclage ne pose pas de problème particulier. (11)

L’argent est le seul métal précieux requis en quantité significative, bien qu’il existe des solutions pour s’en passer. Pour les batteries, l’approvisionnement en lithium et cobalt pourrait poser problème, mais une fois de plus les options pour le stockage sont nombreuses et ces métaux sont recyclables.

La principale objection recevable est celle qui concerne l’impact environnemental de la multiplication des mines de cuivres et autres minerais. Une étude de la banque mondiale tire la sonnette d’alarme, prévoyant un doublement de la demande de cuivre et une multiplication par dix de celle de lithium.

Cette préoccupation est partagée par les professionnels, mais la parade existe : adopter des standards plus stricts. Cela impactera le coût de production des matières premières, phénomène que le solaire peut facilement absorber, comme nous l’avons vu plus haut.

Il faut surtout mettre en parallèle l’impact d’une hausse de la demande de minerais avec la solution inverse, le maintien des énergies fossiles et nucléaires. Les mines de charbon et d’uranium ne sont pas plus propres que celles de cuivre et de lithium. Quant à l’exploitation des gaz de schistes et pétroles non conventionnels, elle requiert des quantités phénoménales d’acier et d’eau (pour les forages et la fracturation hydraulique) et cause souvent un certain niveau de déforestation.

Difficile d’argumenter contre le solaire…

Cependant, dans son livre L’âge des Low Tech. Vers une civilisation techniquement soutenable, l’ingénieur Philippe Bihouix dénonce le mythe de la croissance verte. Au long d’une interview passionnante publiée sur Reporterre, il assène des évidences désagréables à entendre. Il serait en effet illusoire de penser qu’une croissance perpétuelle de la consommation énergétique serait possible grâce aux énergies renouvelables et au solaire. Selon lui, la priorité devrait être donnée à la baisse de la consommation et aux économies d’énergie. (12)

On ne peut qu’approuver le discours. Mais un tel virage nécessite une volonté politique forte. En attendant que les consciences s’éveillent aux vertus de la décroissance, l’énergie solaire pourrait constituer une phase transitoire salutaire. De toute façon, si l’humanité veut survivre au réchauffement climatique sur le court terme, il faut mobiliser toutes les solutions.

Conclusion

La baisse spectaculaire des coûts et les avancées technologiques récentes viennent de supprimer les deux dernières barrières à l’expansion de l’énergie solaire à grande échelle. Moins cher que le charbon et le gaz (avec stockage) dans les zones géographiques les plus ensoleillées, le solaire apparaît également deux fois moins onéreux que l’énergie nucléaire nouvelle génération. Pourtant, le gouvernement Macron ne fait rien en sa faveur.

Alors que dans tous les pays développés, la décentralisation, le recours aux batteries de grande capacité et l’expansion de l’éolien et du solaire créent des centaines de milliers d’emplois, la France s’entête dans un modèle anachronique tout en repoussant les investissements à des horizons lointains, contraints par l’absurdité de la règle budgétaire des 3 %.

Que ce soit dans le développement des technologies informatiques, des solutions intégrées, de la production et de l’installation de panneaux, le solaire offre un gisement d’emplois sans précédent. En Californie, il s’agit du secteur en plus forte croissance avec cent mille postes créés en 2016.

Bien qu’il ne puisse pas à lui seul résoudre le problème du réchauffement climatique à temps ni offrir un modèle 100 % soutenable sur le très long terme, le solaire demeure la principale solution de court et moyen terme pour faire face aux enjeux environnementaux. Il doit cependant être intégré dans une stratégie globale et ne peut que constituer une partie de la réponse devant l’urgence climatique. 

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Notes et références :

  1. L’Inde a annulé 14 GW de centrales à charbon pour passer au solaire, selon the Guardian
  2. Le LA Times rapporte les progrès fulgurants de la Californie en termes de lutte contre le réchauffement climatique : 
  3. À lire, « The  Koch Brother dirty war against solar » par Rolling Stones magazine, ou comment les lobbies des pétroliers américains tentent de ralentir l’essor du solaire. 
  4. Comme l’explique cet article de l’agence Reuters
  5. Lire cette excellente étude, bien qu’un peu datée (2012), du non moins excellent Jean Marc Jancovici
  6. Chiffres fournis par Wikipedia citant l’étude pour l’ONU du IPCC report 2014 et des études spécifiques sur le nucléaire
  7. Les chiffres varient, mais tournent généralement entre 1,3 et 2,3 ans selon les zones d’implantations, comme l’explique cette étude
  8. Ce superbe article de Capital fait le point sur le coût du nucléaire. Les chiffres du solaire sont par contre dépassés.
  9. Pour une dose d’optimisme supplémentaire, il faut lire ce rapport sur l’évolution du coût des énergies renouvelables 
  10. Pour saisir l’avance technologique de nos voisins britanniques, se référer à cet article de la BBC 
  11. Sur la soutenabilité du modèle solaire, lire cette excellente étude très détaillée et en Français
  12. Retrouver l’interview éclairant de P Bihouix par Reporterre.net ici

2 réactions au sujet de « Le solaire peut-il sauver la planète ? »

  1. Bonjour,

    Merci pour la clarté des explications sur un sujet technique qui a priori ne m’intéresse guère en soi, mais qui forcément me concerne.

    Pour illustrer votre sujet du virage forcé des « pétroliers », mon fournisseur originel Lampiris vient d’être racheté par Total.

    Me voici donc cliente malgré moi de « Total Spring », qui propose, en plus du gaz désormais de l’électricité « verte »…

    Ne pensez-vous pas que Macron ne favorise pas ce type d’énergie, entre autres pour que nombre de citoyens ne puissent pas aisément se soustraire à la loi du marché ?

    Dans un premier temps, n’y a-t-il pas le risque d’un gros manque à gagner pour l’Etat, qui est actionnaire ?

    Plus fondamentalement : pouvant devenir pour certains plus facilement autonomes énergétiquement (et donc peut-être autrement…) les citoyens gagnent de fait en « souveraineté », ce qui ne peut que retarder, contrarier son projet de « grand nettoyage » par le bas, évoqué dans votre dernier article. (La précarité/précarisation énergétique étant une façon efficace de nous tenir sous son talon…)

    La « parano de service ».

    1. Bonjour, C’est un vaste sujet que celui de l’énergie, et je pense que la transition énergétique doit se faire avec un grand nombre d’acteurs, y comprit « le marché ». Pour ce qui est de Macron, au contraire sa culture politique et économique devrait l’inciter à favoriser les entrepreneurs et les initiatives privés au lieu de vouloir tout centraliser par l’Etat. Mais il semblerait que le poids du lobby nucléaire en France le pousse dans une logique contradictoire ou on ne favorise pas les énergies renouvellelables tout en ouvrant le marché à la concurrance.

      C’est l’exeception francaise dirons-nous.

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