L'avenir de l'énergie solaire

Introduction à l’étude du MIT

L’énergie solaire est devenue bien moins chère ces dernières années et la capacité installée a considérablement augmenté dans le même temps. La MIT Energy Initiative (MITEI) considère qu’il s’agit d’une des très rares technologies énergétiques sobres en carbone pouvant être développée à très grande échelle.

Quelles sont les avancées nécessaires pour réduire encore davantage le coût de la technologie solaire et pouvoir ainsi la déployer à une échelle suffisante pour relever le défi du changement climatique ?

Le rapport se concentre sur trois enjeux spécifiques liés à la production d’énergie solaire :

1. développer de nouvelles technologies solaires ;
2. intégrer la production d’énergie solaire à grande échelle dans des systèmes électriques existants ;
3. concevoir des politiques efficaces en vue de soutenir le déploiement des technologies solaires.

Il envisage notamment de réduire le coût de la capacité solaire installée, de garantir la disponibilité des technologies qui peuvent soutenir leur déploiement à très grande échelle et de faciliter l’intégration de la production d’énergie solaire dans des systèmes électriques existants.

Quel est le présent et l’avenir des systèmes de cellules photovoltaïques ?

Les panneaux solaires en en silicium cristallin (« c-Si ») photovoltaïques représentent environ 90 % de la capacité PV installée aux États-Unis : plus de 18 000 MW installés.

Avec une baisse de 50 % à 70 % des prix signalés du photovoltaïque, cette technologie est désormais éprouvée et soutenue par une industrie mondiale à croissance rapide, qui peut et cherche à progresser à la fois en termes de coûts et de performances.

Toutefois, les technologies actuelles fondées sur le silicium cristallin ont des limites techniques inhérentes et les autres composants d’un système photovoltaïque, hormis les panneaux eux-mêmes, représentent environ 65 % du prix des installations PV industrielles. La recherche devrait désormais se concentrer sur de nouvelles technologies afin de réduire ces coûts, et non sur des réductions à court terme du coût du silicium cristallin.

Les technologies à couche mince sont prometteuses, mais confrontées à des limites en termes d’efficacité, de stabilité et de mise en production. Elles utilisent également des éléments qui sont relativement rares dans la croûte terrestre tels que les tellurures, le gallium ou l’indium, ce qui empêche le déploiement à grande échelle de ces systèmes.

Qu’en est-il de la production d’énergie solaire thermique ?

L’autre grande technologie de production d’énergie solaire est l’énergie solaire concentrée (ESC) ou l’énergie solaire thermique utilisée pour produire de l’eau chaude. Elle ne peut utiliser que la lumière directe du soleil et est donc plus sensible aux nuages, à la brume et à la poussière que les systèmes photovoltaïques ; par conséquent, elle n’est adaptée qu’à certaines régions. La production d’ESC à échelle industrielle est environ 25 % plus coûteuse que la production d’énergie photovoltaïque, même dans une région comme le sud de la Californie qui bénéficie d’un fort ensoleillement direct ; elle n’est donc absolument pas compétitive par rapport à la production d’énergie classique à partir du gaz.

La recherche devrait désormais se concentrer sur de nouveaux matériaux et systèmes et créer un programme en vue de tester des installations pilotes.

Qu’en est-il de l’économie des systèmes PV ?

Le coût installé estimé par watt-crête pour un système photovoltaïque résidentiel demeure environ 80 % supérieur à celui d’une centrale de production industrielle. Sans un prix sur les émissions de CO₂ et sans subventions fédérales, l’électricité photovoltaïque actuelle à échelle industrielle a un coût supérieur aux centrales à cycle combiné gaz naturel dans la plupart des régions américaines.

Les pics de charge nets peuvent être réduits en coordonnant la production d’énergie solaire à la production hydroélectrique, l’accumulation par pompage, d’autres formes existantes de stockage de l’énergie et des techniques de gestion de la demande qui constituent un pôle intéressant pour des dépenses fédérales en R&D.

Les coûts photovoltaïques doivent continuer de diminuer pour que les nouveaux investissements soient économiques et que la recherche axée sur le développement de technologies de stockage de l’énergie évolutives et à faible coût constitue une part essentielle de la stratégie visant à déployer le photovoltaïque économique à grande échelle envisagée dans de nombreux scénarios à faibles émissions de CO₂.

Il faut un régime de prix qui tienne compte des coûts du réseau de transport, les répercutent sur ceux qui en sont à l’origine et qui soit largement considéré comme équitable. En effet, ce transfert de coûts a déjà provoqué des conflits politiques dans certaines villes et États.

Dans quelle mesure les initiatives liées à l’énergie solaire devraient-elles être subventionnées ?

Les subventions fédérales, nationales et locales en faveur des technologies solaires seraient bien plus efficaces pour chaque euro dépensé si elles récompensaient la production, et non l’investissement.

Réformer certaines subventions adoptées par les gouvernements nationaux et locaux pourrait également permettre aux ressources consacrées à la promotion de l’énergie solaire de donner de meilleurs résultats.

Ce changement corrigerait l’inefficacité de l’actuel programme fédéral américain, dans le cadre duquel un kWh produit par un système PV résidentiel obtient une subvention bien plus élevée qu’un kWh produit par une centrale de production industrielle voisine. Si le Congrès rétablit une subvention d’investissement, il devrait remplacer les crédits d’impôts par des subventions directes, qui sont plus transparentes et plus efficaces.

La forte baisse prévue des subventions fédérales après 2016 est un enjeu, mais il ne serait pas judicieux de réduire de manière drastique l’aide fédérale en faveur du déploiement des technologies solaires.