Énergie solaire, un tiers du mix énergétique français

A l’horizon 2050, la production énergétique française sera totalement décarbonée : le photovoltaïque entrera pour 30% de cette production. Une vraie révolution énergétique. Zoom sur l’énergie solaire.

Énergie solaire : renouvelable et inépuisable

Transmise à la Terre sous forme de lumière et de chaleur, l’énergie solaire est inépuisable à l’échelle humaine : le soleil ne cessera pas de briller avant cinq milliards d’années, ce qui laisse le temps…

Énergie solaire : de nombreux avantages

En une heure, l’énergie solaire reçue sous forme de lumière par la Terre équivaut à une année entière de la consommation d’énergie mondiale.

Sachant que la consommation mondiale annuelle d’énergie est de l’ordre de 12 Gtep (milliards de tonnes d’équivalent pétrole) et que la Terre reçoit chaque année du soleil 92 000 Gtep, il y a de la marge.

Il n’est, bien sûr, pas envisageable d’exploiter la totalité de cette énergie reçue : cela reviendrait à recouvrir y compris la surface des océans de panneaux solaires. Mais au regard de la manne, ce n’est pas nécessaire.

L’énergie solaire, une énergie décarbonée

Les ressources fossiles ont le triple inconvénient d’être :

• épuisables (les ressources mondiales sont estimées à 1187 milliers de Tep – Tonnes d’équivalent pétrole -, soit 85 ans de consommation d’énergie mondiale),
• polluantes (elles sont le premier contributeur à l’effet de serre et donc au réchauffement climatique)
• géopolitiquement problématiques, par la dépendance avec les pays fournisseurs de pétrole et de gaz.

Bien qu’inégalement répartie selon les latitudes, l’énergie solaire est intrinsèquement bien plus présente à la surface de la Terre et non polluante… le tout sachant que l’énergie propre est un mythe, son exploitation implique toujours a minima une forme de pollution. Tout est une question de choix, l’urgence actuelle est d’opter pour une énergie décarbonée.

Dans ce contexte, depuis les progrès technologiques réalisés à partir des années 2010, l’énergie solaire apparaît comme l’une des deux énergies renouvelables modélisables.

D’où provient l’énergie solaire ? Quel est son fonctionnement ?

Se rendre compte que le soleil brille ne date pas d’hier : les Grecs mirent au point la première parabole solaire, pour allumer la flamme des Jeux Olympiques antiques. Quant à Archimède (-287/-212), il aurait incendié les navires de l’armée romaine à Syracuse, grâce à des lentilles concentrant la lumière du soleil.

Du côté des auteurs visionnaires, pour une fois, l’idée de produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire ne fut pas de Jules Verne, mais d’Émile Zola : dans son roman Travail (1901), il conçoit un “moteur universel” remplaçant le charbon déjà en voie d’épuisement. Un moteur pourvoyeur de l’électricité pour tous, celle-ci source d’une société harmonieuse.

Énergie solaire : définition et historique

Le tout était de capter cette énergie solaire. Une fois de plus, a-t-on envie de dire, la découverte fut française : en 1839, Edmond Becquerel met en évidence l’effet photoélectrique : les rayons du soleil excitent les électrons de certains matériaux, la circulation de ces électrons étant tout simplement du courant électrique.

Les premières applications de cette découverte datent du XXème siècle et furent principalement américaines : en 1953, le chimiste Calvin Fuller et le physicien Gerald Pearson des laboratoires Bell mettent au point la première cellule solaire à base de silicium, celui-ci étant le matériau semi-conducteur idéal.

Mais c’est la course à l’espace, qui inaugura véritablement le recours à l’énergie solaire : le 17 mars 1958, l’US Navy lance le premier satellite américain. Il est équipé de panneaux solaires qui prennent le relais de batteries épuisées au bout d’une semaine. Une solution d’abord refusée par la Nasa, qui n’empêchera pas un fort investissement en R&D de la part des États-Unis.

L’autre application, moins glorieuse, fut celle de la CIA qui utilisa des installations à énergie solaire pour surveiller la piste d’Hô Chi Minh pendant la guerre du Vietnam.

De façon plus constructive, le “malien blanc” qu’était le religieux français Bernard Vespieren initia au Mali tout un programme de pompage de l’eau à l’aide de panneaux photovoltaïques, créant une solution salutaire pour les pays en voie de développement en butte à la sécheresse..

Chez nous, le premier choc pétrolier, les mouvements écologiques, l’inquiétude face au nucléaire et la question du recyclage de ses déchets, la prise de conscience de la nécessité d’une transition énergétique décarbonée et les progrès technologiques en matière de panneaux solaires ont milité en faveur de cette énergie renouvelable.

Quels sont les différents types d’énergie solaire ?

Les deux grands types d’installation pour capter l’énergie solaire sont le solaire thermique et le solaire photovoltaïque.

La prédominance actuelle de l’énergie solaire thermique dans le monde

Le solaire thermique capte les calories du soleil, qui chauffent soit un fluide caloporteur (c’est la principe des installations à capteur plan, les plus adaptées aux toitures), soit sont captées pour être acheminées sous vide (ce sont les capteurs à tubes sous vide, dont la bonne performance dépend du type d’installation).

Le solaire thermodynamique est la transformation des calories du soleil en énergie mécanique : la vapeur d’eau ainsi obtenue entraîne un alternateur. Jusqu’au début des années 2010, le solaire thermique était sans comparaison plus compétitif que le photovoltaïque : dans l’habitat (eau chaude sanitaire et chauffage) et pour les usages industriels.

Énergie solaire thermique, l’exemple du Maroc

Dépourvu en énergies fossiles, le Maroc importait 96% de ses ressources en énergie fossile. D’où la construction de la plus grande centrale thermodynamique au monde à Ouarzazate, dans le cadre du Plan Noor d’indépendance énergétique, avec une puissance installée de 2 000 MW. Le soleil n’y est plus seulement une manne touristique.

La Chine en tête

Rapidement, la Chine s’est lancée dans le solaire thermique, concentrant 71% des installations mondiales : 26 100 MWth installés en 2017 en 2018, 24 800 MWth en 2018, avec essentiellement une technologie de capteurs à tubes sous vide.

Entre la population à fournir en électricité, la relativité du débat démocratique également en matière énergétique, la technologie made in China des installations, et l’espace, il y avait de quoi faire.
Petit bug tout de même : en Chine, le soleil brille surtout à l’est (Mongolie, désert de Gobi, Tibet), pendant que la concentration démographique se situe sur les zones côtières situées à l’est.

Si bien qu’aujourd’hui, la Chine n’est que le 6e pays par habitant en termes d’énergie solaire thermique par habitant, devancée par la Barbade, Chypre, l’Autriche, Israël, la Grèce ou encore l’Australie.

L’énergie solaire photovoltaïque, l’avenir du solaire

Selon la découverte de Becquerel, le solaire photovoltaïque transforme directement l’énergie du soleil en électricité : la lumière est constituée de photons qui excitent les électrons externes d’un matériau conducteur, en l’occurrence le silicium. Ce courant électrique continu est ensuite transformé en courant alternatif.

C’est tout, sauf que jusque dans les années 2010, le coût de fabrication des panneaux solaires avait conduit les États à subventionner l’intérêt pour cette énergie : en 2011, l’État français subventionnait à hauteur de 600 millions d’euros les installations solaires raccordées au réseau électrique conventionnel.

Mais en dix ans, la donne a changé : le coût des panneaux solaires voltaïques a chuté de 80% grâce à une technologie plus efficace (moindre matériau pour leur fabrication grâce à des cellules photovoltaïques plus minces, installations plus légères sur les toitures et d’une durée de vie de 30 ans) : de quoi réduire, à titre individuel, sa facture d’électricité.

La transition énergétique France

A l’horizon 2050 soit en seulement 30 ans, la France s’est fixée pour objectif d’atteindre la neutralité carbone, conforme aux Accords de Paris. Pour ce faire, la loi relative à la transition énergétique pour la croissance verte (LTECV) adoptée en juillet 2015, et la programmation pluriannuelle pour l’énergie (PPE) établie pour les périodes 2019-2023 et 2024-2028.

Dans ce schéma décarboné, la production solaire photovoltaïque sera multipliée par cinq, pour passer d’une production annuelle de 7,7 GW en 2017 à 20, 6 GW en 2023, 44, 5 en 2028.