Comment l’énergie solaire peut faire briller portefeuilles de placements

Par Frédérique Carrier

Un jeune secteur

Les panneaux photovoltaïques et les systèmes d’électricité solaire ou d’hélioélectricité sont des dispositifs qui convertissent la lumière du soleil en électricité. Ils peuvent être installés sur les toits sous forme de mini-réseaux pour usage personnel, ou être combinés dans des parcs solaires pour produire de l’électricité à des fins commerciales.

Le secteur de l’énergie solaire n’a vraiment pris son envol qu’au cours du présent siècle. La technologie, créée aux États‑Unis en 1954, a d’abord été utilisée presque exclusivement dans le secteur spatial. En 2000, après une baisse marquée des prix des modules, l’Allemagne a adopté une loi pour stimuler le développement des énergies renouvelables, créant ainsi un marché exploitable pour le secteur de l’énergie solaire. L’établissement d’un prix fixe pour l’énergie produite à partir de sources renouvelables a encouragé les entreprises et les citoyens allemands à utiliser des systèmes de panneaux solaires.

Les prix des modules photovoltaïques ont fortement chuté sur une période de 20 ans

Prix moyen mondial des modules photovoltaïques solaires, $ par watt

La Chine, repérant une occasion, a augmenté sa production de piles solaires dans une mesure encore inégalée en Occident, et le pays représente 70 % de la production mondiale actuelle. Après avoir gagné en popularité en Europe, l’utilisation de l’énergie solaire a pris de l’ampleur à l’échelle mondiale.

On considère souvent que les parcs solaires ne conviennent qu’aux régions ensoleillées. Le plus grand parc solaire au monde, d’une capacité de 2,25 gigawatts (GW) et d’une superficie de 56 kilomètres carrés (14 000 acres), est situé en Inde. Toutefois, ces installations peuvent fonctionner dans des régions froides et dans des conditions nuageuses, quoique de façon relativement moins efficace. L’Alberta possède le plus grand parc solaire du Canada, soit le projet Travers Solar. Celui-ci dispose d’une capacité de 465 mégawatts (MW) répartie sur 13,4 kilomètres carrés (3 300 acres), et peut fournir de l’énergie à 150 000 maisons. Il est possible de fabriquer des panneaux solaires qui résistent à deux mètres de neige et à des températures bien inférieures à zéro.

L’énergie solaire gagnera en importance

Aujourd’hui, le solaire ne représente que 3,6 % de la production mondiale d’énergie, bien que le pourcentage varie énormément selon les pays.

Même s’il semble occuper une faible part dans la production mondiale d’électricité, le solaire est l’une des technologies d’énergie renouvelable affichant la plus forte croissance et il devrait jouer un rôle majeur à l’avenir.

La part du solaire dans la production d’électricité a augmenté partout

Part de la production d’électricité issue du solaire dans certains pays

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), le soleil pourrait devenir la plus grande source d’électricité d’ici 2050, représentant plus d’un quart de la production mondiale d’énergie. L’AIE estime que les systèmes photovoltaïques solaires pourraient produire jusqu’à 16 % de l’électricité mondiale d’ici 2050, et que l’énergie solaire thermique, une autre technologie solaire, pourrait fournir un autre 11 %.

Dans un avenir plus immédiat, BloombergNEF s’attend à ce que la capacité des installations solaires nouvellement construites augmente de 11 % par année jusqu’en 2030. L’Europe et l’Asie devraient afficher les gains de capacité les plus élevés, même si l’expansion en Amérique du Nord sera également importante, grâce notamment à la récente loi sur le climat adoptée aux États‑Unis.

Étude sur la croissance de la capacité issue de nouvelles installations pour diverses régions, d’après un scénario médian

Gigawatt (courant continu)

Comment s’explique l’attrait de l’énergie solaire ?

Plusieurs facteurs expliquent la popularité croissante de l’énergie solaire.

• Solution bon marché : À la fin de 2020, le solaire était la source d’énergie la moins chère de toutes, compte tenu de tous les coûts de construction, d’exploitation et d’entretien d’une centrale solaire pendant sa durée de vie, ou le coût actualisé de l’énergie, selon les calculs de la société de conseils Lazard. À partir du milieu de 2021, la hausse des prix des marchandises a fait grimper le coût actualisé de l’énergie éolienne et solaire, bien que plus lentement que pour d’autres sources d’énergie.
• Diversifier les sources d’énergie d’un pays : La crise actuelle de l’énergie en Europe a renforcé la nécessité pour les pays de diversifier leurs sources d’énergie pour ne pas être trop tributaire d’une source unique ou de fournisseurs non fiables. Bien que la réponse immédiate au faible approvisionnement en gaz naturel ait souvent été de multiplier les forages, de nombreux pays d’Europe, ainsi que d’autres régions ont accéléré leurs projets de déploiement de nouvelles capacités solaires.
• Par exemple, l’objectif officiel de l’Allemagne est maintenant d’atteindre une capacité solaire de 215 GW d’ici 2030, tandis que sa capacité installée actuelle s’élève à 63 GW. Cela suggère une accélération très rapide du déploiement au cours du reste de la décennie. En Allemagne, la demande de panneaux solaires de la part de clients résidentiels et commerciaux de petite taille a fortement augmenté à la suite de la hausse des prix de l’énergie et des actions volontaires visant à réduire la demande de gaz russe.
• En Italie, des capacités solaires de 823 MW ont été installées au cours des cinq premiers mois de 2022, soit un nombre proche de la capacité installée pendant toute l’année 2021. Le gestionnaire du réseau de transport italien, Terna, suggère que 40 % de la nouvelle capacité installée était destinée au segment résidentiel.
• Aider les pays à atteindre les objectifs de carboneutralité : Les panneaux solaires produisent de l’électricité sans émettre de CO₂. Certes, la fabrication de panneaux consomme beaucoup d’énergie et génère des émissions, mais sur une période de 30 ans, les panneaux solaires représentent un moyen intéressant d’aider les pays à atteindre leurs objectifs de carboneutralité.
• Aux États‑Unis, la loi sur la réduction de l’inflation a prolongé le crédit d’impôt de l’énergie solaire de dix ans et a instauré de nouveaux crédits d’impôt fondés sur la production pour la fabrication de l’énergie solaire. Ces crédits constitueront probablement une aubaine pour une industrie qui a souffert pendant des années de perturbations liées aux droits de douane. Le 6 juin 2022, la Maison-Blanche a reporté de deux ans les droits éventuels sur les importations de modules photovoltaïques au silicium en provenance du Sud-Est asiatique, ce qui devrait encourager des installations photovoltaïques supplémentaires.
• Entre-temps, le 14^e plan quinquennal de la Chine, publié en juin 2022, vise à doubler la capacité de l’énergie éolienne et solaire pour la période 2021-2025 par rapport à la période 2016-2020.
• Avantages des mesures incitatives des gouvernements : Aux États‑Unis, la loi sur la réduction de l’inflation offre de nombreuses mesures incitatives qui devraient démocratiser la transition vers une énergie propre, notamment des crédits d’impôt pour les véhicules électriques, des améliorations à l’électrification des logements, des pompes à chaleur et des systèmes solaires.
• En particulier, la loi prolonge un crédit d’impôt de 30 % pour les systèmes solaires résidentiels qui devait prendre fin en décembre 2022, jusqu’au 1^er janvier 2034. Les systèmes de stockage de batteries loués ou achetés sont également admissibles à un crédit de 30 %.
• Bloomberg souligne que les mesures incitatives combinées se renforcent mutuellement. L’électrification d’une maison à l’énergie solaire qui sert aussi à charger un véhicule électrique réduit les coûts des combustibles fossiles et les émissions de gaz à effet de serre. Les systèmes de batteries permettent aux propriétaires d’entreposer l’énergie solaire excédentaire produite le jour et de l’utiliser la nuit, en évitant ainsi les tarifs élevés de l’électricité. Les batteries peuvent également contribuer à utiliser l’éclairage et Internet pendant les pannes de courant dues aux conditions météorologiques, une situation de plus en plus fréquente.
• Le Canada offre aussi des mesures incitatives, tout comme l’Australie. L’Europe offre depuis longtemps son concours aux initiatives de réduction des émissions, en fournissant des mesures incitatives qui visent à faire de l’énergie propre l’option la plus efficace et la plus rentable pour les ménages. La plupart des pays européens qui subventionnent les panneaux solaires sur les toitures des bâtiments résidentiels paient aux propriétaires une prime sur l’électricité que leurs systèmes fournissent au réseau électrique. Certains pays offrent également des subventions pour l’installation de panneaux solaires, dont la France, l’Allemagne et l’Italie.
• Pour les ménages, une fois l’investissement dans un système solaire récupéré, l’électricité produite est essentiellement gratuite, à l’exception des frais d’entretien et des frais d’administration facturés par les entreprises de services publics pour être reliés au réseau.

Aujourd’hui, l’énergie solaire est le moyen le moins cher de produire de l’électricité

Coût de l’énergie nivelé (LCOE) moyen non subventionné, $/mégawattheure (MWh)

Goulets d’étranglement de la chaîne logistique

Le secteur solaire n’a pas échappé aux perturbations de la chaîne logistique qui ont suivi la pandémie. En 2022, les prix de la plupart des composants et matériaux solaires ont été élevés pour une deuxième année consécutive.

Les deux tiers du coût de production d’un module photovoltaïque proviennent de matériaux, dont le cuivre, l’acier, l’aluminium et le silicium polycristallin, une forme courante de silicium, qui est lui-même un matériau aux propriétés semi-conductrices.

Ces marchandises ont souffert des perturbations de la chaîne logistique, et de la hausse des prix qui s’est ensuivie. Les prix du silicium polycristallin ont bondi de plus de 200 % au cours des deux années jusqu’en août 2022, l’offre ayant été incapable de suivre la cadence de la forte demande mondiale de panneaux solaires, puisque la Chine, qui représente environ 80 % de la production mondiale de silicium polycristallin, a maintenu des confinements stricts à cause de la COVID-19. Toutefois, après leur forte hausse en début d’année, les prix de la plupart des métaux ont fortement chuté au cours de l’été.

La flambée des prix du silicium polycristallin a encouragé les producteurs à accroître leur capacité fortement et rapidement. BloombergNEF s’attend à ce que la reprise de l’offre excédentaire fasse chuter les prix du silicium polycristallin du pic de 39,19 $/kg atteint en août 2022 à 15 $/kg en 2023 et à moins de 10 $/kg en 2024. Une telle baisse de prix d’une matière première importante se refléterait dans le prix des modules photovoltaïques.

De plus, aux États‑Unis, la loi sur la réduction de l’inflation offre de généreuses subventions pour la fabrication nationale. Alors que les détails sont toujours à l’étude, un tel soutien est susceptible de redémarrer la capacité arrêtée de silicium polycristallin tout en attirant de nouveaux investissements pour l’assemblage de modules et éventuellement la production de plaquettes, selon BloombergNEF.

Solution de stockage ?

On pense souvent que les énergies renouvelables ne sont pas assez fiables du fait de leur nature intermittente et qu’elles ne sont pas bien adaptées pour répondre à la demande croissante en tout début de matinée et à nouveau en soirée. Ces préoccupations sont compréhensibles, car un réseau ne peut pas courir le risque de pannes d’électricité.

En outre, il s’est avéré difficile d’ajouter beaucoup d’énergie solaire au réseau électrique existant du fait des limitations aux quantités d’énergie qu’on peut y ajouter : un excès d’énergie solaire pourrait surcharger le réseau, et cette électricité excédentaire doit donc être stockée quelque part.

Le stockage peut contribuer à stabiliser le réseau, équilibrer la production d’énergie avec la demande et augmenter l’efficacité des énergies renouvelables. Jusqu’à présent, les solutions de stockage pour le solaire ont été fastidieuses.

Quoi qu’il en soit, la technologie des batteries s’améliore. La technologie lithium-ion devient une option viable pour entreposer au moins quelques heures d’énergie solaire produite au milieu de la journée en période de faible demande. Cette énergie peut ensuite être utilisée le soir lorsque la production diminue, mais que la demande augmente.

Les batteries ne sont pas le seul moyen d’entreposer de l’énergie, mais elles constituent la solution de stockage à court terme en plus forte croissance. Pour un stockage à plus long terme, une batterie d’un autre type, la batterie à flux, peut être utilisée. Dans ce type de stockage, la charge est entreposée en dehors de l’élément de la batterie, de manière à entreposer une plus grande quantité d’énergie pendant une période prolongée. Mais les batteries à flux restent chères.

Une autre méthode est celle du stockage par gravité, et qui consiste à hisser des objets lourds, comme des blocs de ciment ou des briques, dans le ciel par des grues géantes par exemple. Ces masses élevées sont ensuite abaissées sous l’effet de la force gravitationnelle naturelle pour créer de l’électricité.

Cette méthode suit un mode de fonctionnement similaire à l’hydroélectricité pompée, mais est plus pratique. L’hydroélectricité recueille l’eau en amont avant de la libérer à travers des turbines pour créer de l’électricité, et nécessite donc deux plans d’eau et une différence de niveau pour fonctionner, des exigences qui ne sont pas toujours disponibles. Les méthodes de descente par gravité peuvent stocker de l’énergie entre six et quatorze heures.

BloombergNEF pense que les solutions de stockage de l’énergie solaire finiront par offrir une gamme de batteries lithium-ion et de solutions à l’hydrogène où l’énergie solaire produira de l’énergie électrique qui sera convertie en hydrogène pouvant être utilisé comme combustible.

Innovations

Puisque l’énergie solaire est une technologie qui s’est démocratisée si rapidement, son utilisation plus efficace est très prometteuse, par exemple en installant des panneaux solaires dans les espaces existants, notamment :

• Sur les toitures : Certains détaillants aux États‑Unis profitent déjà de leurs propriétés prêtes à accueillir une installation à l’énergie solaire. Walmart produit jusqu’à 30 % de l’énergie pour ses magasins californiens à partir de panneaux solaires sur ses toits. Ikea a installé des panneaux solaires sur 90 % de ses points de vente aux États‑Unis.
• Aires de stationnement : Disneyland Paris a récemment dévoilé la première partie de son système d’auvents solaires pour l’aire de stationnement de sa clientèle : 46 000 panneaux solaires recouvrent 7 000 places de stationnement. Ces panneaux produiront 10 GW d’électricité par an, soit suffisamment pour alimenter une ville d’environ 5 000 habitants, tout en offrant l’avantage supplémentaire de garder les voitures à l’ombre.
• Sur les terres agricoles : Les modules photovoltaïques peuvent être construits de manière à ce que le sol en dessous d’eux puisse encore être utilisé efficacement pour faire pousser des légumes. Une étude de l’Université d’Arizona a révélé que ces cultures se comportaient bien sous ces structures, qui peuvent protéger contre les fortes pluies et la grêle, et diminuer la consommation d’eau pour l’irrigation, puisque le sol, partiellement ombragé, conserve l’humidité plus longtemps. Les agriculteurs peuvent utiliser l’énergie solaire sur leur exploitation agricole, ou la vendre au réseau.
• Sur l’eau : Les panneaux solaires peuvent être montés sur des structures flottantes (radeaux). Singapour compte une centrale solaire flottante sur un réservoir qui produit assez d’électricité pour alimenter 16 000 appartements de quatre pièces. Les panneaux sont refroidis par l’eau, ce qui accroît leur efficacité et réduit l’évaporation de l’eau, un avantage important à une époque où l’eau devient de plus en plus précieuse.

Au-delà du développement des applications de la technologie solaire, une innovation révolutionnaire serait celle des panneaux solaires à fonctionnement nocturne. Selon le Forum économique mondial, une équipe de scientifiques de l’Université de Stanford a développé des panneaux solaires qui absorbent l’énergie du soleil pendant la journée et dégagent la chaleur emmagasinée dans l’air pendant la nuit. Cela crée une différence de température entre les panneaux plus froids et l’air plus chaud. Un générateur thermoélectrique transforme cette différence de température en électricité.

À l’heure actuelle, ces panneaux solaires ne produisent la nuit qu’une petite fraction de ce qu’ils peuvent produire pendant la journée, mais la technologie évoluera probablement. Un développement à grande échelle permet de réduire, voire d’éliminer le besoin de stockage.

L’écosystème du secteur de l’énergie solaire

Plusieurs industries pourraient tirer profit de l’importance accrue du solaire comme source d’énergie.

• Fabricants et fournisseurs de panneaux photovoltaïques : Dominé par des sociétés chinoises, mais comptant aussi quelques sociétés nord-américaines, ce secteur comprend les producteurs de polysilicium et de plaquettes photovoltaïques ainsi que les fabricants de panneaux. Certaines entreprises de ce segment se concentrent également sur le stockage et sur l’entretien des installations d’énergie solaire.
• Installateurs de systèmes d’énergie solaire : Ces entreprises offrent des services d’ingénierie, d’approvisionnement, de construction ou même de stockage pour des installations d’énergie solaire destinées aux services publics ou aux marchés résidentiels et commerciaux.
• Technologie solaire : Ces sociétés fournissent la technologie servant aux panneaux solaires, comme les onduleurs, qui convertissent le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif utilisé dans les maisons, et la technologie pouvant améliorer la productivité des piles solaires.
• Infrastructures : La plupart des entreprises d’infrastructures d’énergies renouvelables détiennent des actifs solaires ainsi que d’autres actifs, notamment éoliens et hydroélectriques. Néanmoins, le solaire peut occuper une grande place dans ces entreprises.

Que le soleil brille

Le solaire devrait jouer un rôle de plus en plus important dans notre approvisionnement en énergie. Ses nombreux avantages, dont le fait d’être la technologie la moins chère et sans émissions, en font, à notre avis, un candidat attrayant pour aider les pays à se décarboner. La crise énergétique actuelle rend cet objectif encore plus pressant. Des mesures incitatives généreuses en Europe et maintenant aux États‑Unis devraient soutenir davantage la croissance de l’énergie solaire.

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