Le secteur allemand du photovoltaïque
En une heure, le soleil fournit à la Terre une quantité d’énergie supérieure à celle que le monde entier consomme en moyenne pendant une année.
Technologie et applications
Le photovoltaïque désigne la transformation directe du rayonnement solaire en énergie électrique au moyen de cellules solaires. Jusqu’à présent, les cellules solaires sont généralement constituées de silicium (semi-conducteur). Un traitement approprié du silicium permet d’obtenir différentes couches qui génèrent un champ électrique. Quand la cellule photovoltaïque reçoit de la lumière, des charges positives et négatives sont séparées par un champ électrique. Ces charges sont prêtes à être utilisées aux deux pôles de la cellule photovoltaïque, à l’instar d’une pile. Le courant continu généré par l’énergie solaire peut être directement exploité pour le fonctionnement d’appareils électriques ou bien être stocké dans des batteries. Il est également possible de transformer l’électricité en courant alternatif à l’aide d’un onduleur et d’alimenter ainsi le réseau électrique. Un grand nombre de cellules photovoltaïques sont rassemblées et reliées pour former un panneau solaire afin d’obtenir des unités de puissance plus importantes.
Les installations photovoltaïques possèdent un avantage considérable: elles peuvent être exploitées à tout endroit indépendamment du réseau électrique. Les installations en îlotage fonctionnent en combinaison avec une batterie, l’électricité solaire est utilisée directement ou stockée de façon provisoire. En cas de rayonnement solaire insuffisant, par exemple pendant la nuit, l’électricité peut être prélevée de la batterie afin d’être consommée. Les petits systèmes solaires ménagers destinés aux bâtiments individuels pour l’éclairage ou le fonctionnement d’une radio ou d’un téléviseur constituent une application courante de ces installations. Il est également possible de mettre en place des systèmes en îlotage afin d’approvisionner un village en électricité. Dans cette application, plusieurs habitations sont par exemple reliées entre elles via un réseau électrique de petite envergure. Ensuite, ces systèmes en îlotage offrent la possibilité de transformer le courant continu généré par l’énergie solaire en courant alternatif, permettant l’utilisation d’appareils traditionnels. L’onduleur génère la tension alternative et régule l’injection d’électricité à partir de l’installation solaire ainsi que des batteries, si nécessaire. Pour de tels systèmes, il est également possible d’intégrer d’autres sources d’énergie telles que, par exemple, de petites éoliennes ou des centrales hydrauliques.
Les installations photovoltaïques couplées au réseau connaissent actuellement une croissance maximale à l’échelle mondiale. Les onduleurs permettent de transformer l’électricité solaire en un courant alternatif conforme au réseau et de l’injecter dans le réseau électrique public. Ce système est possible pour toute taille d’installation, du petit modèle pour habitation doté d’une puissance de 1 kWc (kilowatt crête) avec une surface solaire d’environ 10 mètres carré, jusqu’à une grande installation indépendante sur support au sol avec une puissance dépassant 10 MWc (mégawatt crête) et une surface solaire de 100.000 mètres carré.
Plus de 90 % des cellules photovoltaïques utilisées, qui ont fait leurs preuves pendant des décennies, sont jusqu’à présent constituées de silicium cristallin. Dorénavant, la part de marché des cellules dites à couche mince devrait toutefois augmenter, car il est possible de les fabriquer à coût réduit. Elles sont 200 fois plus minces et permettent ainsi de réaliser des économies en termes de matériaux et de consommation d’énergie. Les cellules photovoltaïques à couche mince sont constituées de silicium amorphe, de tellurure de cadmium, de diséléniure de cuivre-indium ou d’autres matériaux semi-conducteurs, qui sont appliqués sur un matériau de support en tant que couches minces. Ces cellules présentent actuellement un rendement plus faible que les cellules cristallines et nécessitent une surface d’installation plus importante afin de produire la même quantité d’électricité. Tous les coûts doivent être par conséquent pris en considération lorsque l’on compare les différents types de cellule.
Au cours des dernières années, des investissements importants ont été réalisés en Allemagne, aussi bien dans les usines les plus modernes, afin de fabriquer des cellules et des panneaux photovoltaïques cristallins, que dans des usines destinées à la production de panneaux à couches minces. Tous les produits intermédiaires, du silicium jusqu’aux onduleurs, en passant par les lingots, wafers, cellules et panneaux photovoltaïques ainsi que les panneaux à couche mince, sont des produits de haute qualité fabriqués dans plus de 50 usines.
Il existe des installations photovoltaïques couplées au réseau qui sont dotées des catégories de puissance les plus variées. Les petites installations d’une puissance nominale habituellement comprise entre 3 et 4 kWc sont la plupart du temps montées sur les toits d’habitations privées. Les installations de taille moyenne comportant une puissance généralement comprise
entre 30 et 50 kWc sont souvent installées sur des bâtiments industriels, des immeubles de bureaux, des bâtiments agricoles, des écoles, des mairies, ainsi que d’autres bâtiments publics.
Les grandes installations dotées d’une puissance de plusieurs mégawatts sont construites, en règle générale, en tant qu’installations indépendantes sur support au sol. La plus grande installation, actuellement en cours de construction, possède une puissance de 40 MWc.
Les composants photovoltaïques peuvent offrir des avantages multiples et être intégrés dans le bâtiment en tant que protection contre le soleil, revêtement de façade ou couverture de toit. Ils accordent une large autonomie pour de nombreuses applications mobiles telles que, par exemple, les calculatrices ou les appareils de mesure. Dans des zones rurales sans approvisionnement en électricité, les panneaux solaires alimentent les pompes hydrauliques de manière fiable et écologique, ainsi que les installations de télécommunication ou les lampadaires. De plus, ils sont également utilisés pour la réfrigération des médicaments.
Développement du marché en Allemagne et dans le monde
La branche de l’énergie solaire est un secteur d’activité en plein essor. Environ 1,3 millions d’installations solaires sont déjà opérationnelles en Allemagne. Au cours de ces dernières années, le marché et l’industrie du photovoltaïque ont connu une forte croissance outre-Rhin. D’après les indications émanant de l’Association allemande de l’industrie de l’énergie solaire (Bundesverband Solarwirtschaft) de nouvelles installations photovoltaïques atteignant une puissance cumulée de 750 MWc ont été montées en 2006, et une puissance totale de 2.500 MWc était par conséquent en service à la fin de cette année-là en Allemagne. Cette branche a réalisé un chiffre d’affaires d’environ 3,8 milliards d’euros. Au total, des cellules photovoltaïques d’une puissance d’environ 500 mégawatts ont été fabriquées en Allemagne pendant l’année 2006. Ce chiffre correspond à une croissance annuelle d’environ 50 %. Ce secteur d’activité prévoit également une future augmentation considérable des chiffres de vente grâce à l’émergence de nouveaux marchés à l’échelle mondiale.
Les entreprises solaires allemandes construisent actuellement des unités de production importantes en Allemagne et à l’étranger afin de satisfaire la croissance mondiale sur le marché du photovoltaïque. En deux années seulement, de 2007 à 2008, 15 nouvelles usines solaires et jusqu’à 10.000 emplois seront créés dans les secteurs de l’industrie, du commerce et de l’artisanat dans le domaine de la technologie solaire.
Conditions générales
En Allemagne, les conditions attractives et fiables au niveau national permettent d’accélérer l’introduction du photovoltaïque sur le marché. La Loi sur les énergies renouvelables (EEG) assure à l’exploitant un tarif d’achat fixe pendant 20 ans, ce qui rend son investissement sûr et intéressant d’un point de vue économique. Pour une installation photovoltaïque mise en service en 2007 atteignant une puissance de 30 kWc sur un bâtiment, l’exploitant perçoit 49,21 centimes d’euros par kilowattheure d’électricité solaire qu’il fournit au réseau, et ce pendant 20 ans. Les installations qui seront mises en service en 2008 ne bénéficieront que d’une tarif d’achat réduit de 5 %, étant donné que, selon les prévisions, les prix baisseront d’également 5 %. La rapidité du développement technique des composants et des procédés de fabrication ainsi que l’extension considérable de la production et du marché ont permis de réduire le prix des installations photovoltaïques de plus de 60 % entre 1991 et 2003. Les prix connaissent une nouvelle tendance à la baisse après une augmentation provisoire due à la pénurie de silicium.
Perspectives
Non seulement les rendements solaires des installations photovoltaïques connaissent une augmentation, mais la diversité des variantes d’applications architecturales est également en train de s’intensifier. Il est possible d’intégrer les installations solaires dans les façades des bâtiments de façon harmonieuse. Il est ainsi prévisible que la technologie solaire suscite un engouement croissant auprès des maîtres d’ouvrage industriels et privés, des planificateurs et des architectes, aussi bien en tant que source d’énergie décentralisée qu’en tant qu’élément de construction et de conception. Les installations solaires permettront de couvrir une grande partie des besoins en électricité sur le long terme. Cette prédiction est d’autant plus valable pour les pays bénéficiant d’un rayonnement solaire particulièrement intense.
