L’énergie solaire en France : chiffres, fonctionnement, avantages et inconvénients de la filière photovoltaïque

En France, il est possible d’utiliser l’énergie solaire pour la production de chauffage, d’eau chaude sanitaire ou d’électricité partout sur le territoire. C’est une bonne nouvelle pour la transition énergétique de l’Hexagone ! Si on pouvait récupérer avec efficacité le rayonnement que le Soleil apporte à notre planète en seulement une heure, cela couvrirait les besoins en énergie de la population mondiale pour une année. Impressionnant non ?

D’après l’Agence internationale de l’énergie (AIE), l’énergie solaire devrait produire 2 350 GW d’électricité à l’international en 2027. Elle représenterait ainsi la première source de production électrique. Elle prendrait le pas progressivement l’hydraulique en 2024, le gaz en 2026 et enfin le charbon en 2027.

Focus sur l’énergie solaire qui constitue en France une des briques de la transition énergétique vers une production d’énergie plus respectueuse de l’environnement.

Quel est le fonctionnement de l’énergie solaire thermique pour produire de la chaleur et de l’eau chaude sanitaire

L’énergie solaire thermique désigne les systèmes qui captent, stockent et restituent la chaleur du soleil afin de produire du chauffage ou de l’eau chaude sanitaire. Sur l’installation solaire, se trouve un circuit primaire couplé à une régulation. Un liquide circule à l’intérieur du système en circuit fermé afin de conduire la chaleur captée vers un ballon qui monte en température. La chaleur stockée devient alors utilisable pour l’eau chaude sanitaire et/ou le chauffage d’une bâtisse. L’énergie est stockée, mais un système complémentaire est nécessaire dans le cas où les conditions météorologiques ne permettent pas une production suffisante de chauffage. Pour bien comprendre son fonctionnement et réaliser ainsi plus facilement l’entretien d’un panneau solaire, voici ci-dessous un schéma de l’énergie solaire thermique.

Quel est le fonctionnement de l’énergie solaire photovoltaïque, pour une production d’électricité à partir du soleil ?

Le système d’énergie solaire photovoltaïque concerne la conversion de l’énergie solaire en énergie électrique. Pour ce faire, des capteurs spéciaux sont positionnés : les cellules photovoltaïques. Cette électricité produite ne peut pas être stockée. Elle est donc soit directement utilisée, soit revendue à la EDF et réinjectée sur le réseau. Différents types de cellules sont sur le marché de nos jours pour assurer le fonctionnement de l’énergie solaire photovoltaïque :

• Le Silicium cristallin, premier à être apparu sur le marché.
• Les couches minces, une technique qui permet de diminuer le coût de production.
• Les cellules organiques, plus flexibles, légères et idéales pour les systèmes nomades.
• Les cellules à concentration, qui permettent un rendement optimal dans les zones très ensoleillées.
• Les cellules perovskites hybrides, qui assurent le meilleur rendement possible mais qui est encore en cours de développement.

Un fort développement en France de l’énergie solaire photovoltaïque depuis une dizaine d’année

Depuis 2009, l’énergie solaire en France se déploie à grande vitesse. Côté solaire photovoltaïque, en 2021 – soit les derniers chiffres publiés par le gouvernement – la production d’électricité en France s’élevait à 15 TWh. Une augmentation de 12,6 % par rapport à l’année passée. Le prix des installations qui baisse et les aides pour les panneaux solaires favorisent leur développement.

L’autoconsommation est aussi une grande tendance chez les particuliers : elle atteint les 520 GWh en 2021.

L’énergie solaire thermique, une production de chaleur très développée dans les départements d’outre-mer

L’énergie solaire thermique évolue elle aussi mais à une vitesse plus réduite. Elle a atteint les 2,4 TWh en un an, soit une augmentation de 4 % en un an. Ces installations sont particulièrement populaires dans les départements d’outre-mer, où elles représentent 66 % des surfaces installées en France en 2020. Les chauffe-eaux individuels représentent 99 % de ces installations. Une tendance à l’auto-consommation des Français est donc confirmée par ces chiffres.

La production photovoltaïque en France par rapport au reste du monde

Examinons la place qu’occupe la France à l’échelle mondiale en ce qui concerne l’utilisation du photovoltaïque. Le grand leader est chinois, avec près d’un quart de la production mondiale issue de l’empire du milieu. Puis viennent le Japon, les États-Unis et certains pays européens comme l’Italie, la Grèce ou l’Allemagne. La France ? Elle ne représente à l’heure actuelle que 2,5 % de la production d’énergie photovoltaïque dans le monde. Un chiffre qui traduit mal la progression de cette énergie mais qui s’explique car l’augmentation de la consommation mondiale en électricité pondère la croissance des énergies renouvelables. Oui, la production électrique progresse et reste encore aujourd’hui largement basée sur les énergies fossiles.

En se focalisant uniquement sur l’Hexagone, l’énergie photovoltaïque représente la troisième source d’énergie renouvelable utilisée. En effet, l’énergie éolienne et l’énergie hydraulique continuent de devancer le photovoltaïque. La production primaire d’énergies renouvelables en France progresse fortement mais est principalement à associer à l’essor des biocarburants, des pompes à chaleur et de la filière éolienne. Le solaire photovoltaïque ne contribue que partiellement à cette croissance. Mais la puissance du parc français est amenée à se développer car le gouvernement veut pousser fortement cette filière : l’ambition est de faire que chaque jour, 25 000 modules soient installés en France (un module désigne l’assemblage de cellules, avec généralement 60 d’entre elles qui sont connectées en série et en parallèle pour une superficie totale de 1,6 m²).

Actuellement, ce sont les régions du sud de la France qui sont les grandes championnes. Citons la nouvelle Aquitaine avec 2 495 MW, l’Occitanie avec 2 064 MW, la région PACA avec 1 358 MW ou encore la région Auvergne Rhône-Alpes avec 1 093 MW. Au total, on dénombre en France plus de 450 000 installations.

Les aides publiques à l’installation de modules photovoltaïques

Le marché du photovoltaïque français suit les grandes tendances mondiales. Ainsi, on a pu assister à une croissance très forte de 2007 à 2011. Puis, les volumes annuels raccordés ont stagné – entre 0,5 et 1 GWc – sous l’effet notamment de la baisse des aides publiques attribuées lors de l’installation de modules photovoltaïques. Les coups de pouce accordés tant aux particuliers qu’aux professionnels constituent un levier puissant. En leur absence, ou avec des conditions revues à la baisse, l’engouement est moins marqué. Mais il peut rester haut, notamment grâce à la diminution des prix. Depuis les années 2010, la réduction des prix est très forte pour tous les composants des panneaux photovoltaïques. Cela concerne en particulier le module cristallin avec un prix divisé par 10 (de 2009 à 2019).

Pour rappel, le dispositif de soutien public au photovoltaïque en France prend deux formes : l’obligation d’achat et le complément de rémunération.

• L’obligation d’achat est destinée aux installations de puissance comprise entre 3 et 500 kWc. Le montant des aides accordées est fixé par arrêté tarifaire.
• Le complément de rémunération concerne les installations de puissance supérieure à 500 kWc. Des appels d’offres permettent de fixer le montant de cette aide.

Selon les spécialistes du secteur, la France va désormais installer plus d’un GWc par an. D’ailleurs, pour atteindre les objectifs de la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE), il va falloir maintenir un rythme « haut ». L’ambition est pour rappel d’atteindre une capacité de 45 GWc en 2030, alors que nous étions à 10 GWc en 2020 (10 072 MW précisément dont 9 490 MW en France continentale à la fin mars 2020).

Installer 25 000 modules par jour, cela vous semble difficile à vous représenter ? Le ministère de la transition écologique indique que, si l’on devait installer l’ensemble de ces modules uniquement au sol (ce qui n’est pas le cas en réalité), alors cela représenterait chaque jour la surface de six terrains de football. Une image assez parlante.

Maintenant que nous avons situé la France dans le marché de la filière photovoltaïque et parlé de ses ambitions en la matière, examinons plus en détails les avantages et inconvénients de cette énergie.

Une source d’énergie renouvelable et inépuisable

L’énergie solaire est une source renouvelable et inépuisable. L’énergie fournie par les rayons du soleil peut être transformée en chauffage, eau chaude sanitaire ou en électricité à l’infini via par exemple les panneaux solaires plug and play.

Un impact environnemental réduit

Certes, la production de systèmes de production d’énergie solaire qu’ils soient thermiques ou photovoltaïques possède un bilan carbone non négatif, la production d’énergie, quant à elle, n’émet aucun rejet de CO2. Cette énergie peut donc être considérée comme propre, à impact réduit sur l’environnement.

Il est possible de capter l’énergie solaire dans toute la France

Si la rentabilité des systèmes de production d’énergie à partir des rayons du soleil est plus efficace s’ils sont bien positionnés, il est toutefois possible de capter peu importe où en France. Un avantage considérable pour décider de choisir un panneau solaire et d’en maitriser son coût.

Une production d’énergie solaire inégale entre les localisations

Comme toute source d’énergie, le solaire a aussi son lot de désavantages. Tout d’abord, même si l’énergie solaire peut être captée et utilisée sur tout le territoire, il est certain que la rentabilité de l’installation, que ce soit du chauffage solaire ou bien de la production d’électricité, n’est pas la même partout. Elle dépend avant tout du positionnement et de la localisation directe du système (ombres, orientation, etc.) mais aussi des zones géographiques. Les régions du nord, si elles peuvent avoir une très belle production d’énergie solaire, ne seront pas égales à celles du Sud. Toutefois, il faut ici faire la distinction entre le thermique et le photovoltaïque. Les besoins en chauffage étant plus importants à Lille qu’à Marseille, la rentabilité d’une installation d’énergie solaire thermique sera plus importante dans la première ville.

Un système complémentaire de production d’énergie indispensable

De par sa dépendance à la présence des UV, l’énergie solaire ne peut pas répondre à l’ensemble des besoins d’un foyer, d’un immeuble ou d’une entreprise. Il faut qu’elle soit complémentée par un raccordement au réseau électrique (de toute manière indispensable) pour le photovoltaïque ou un système de chauffage complémentaire pour le solaire thermique.

Une impossibilité de stockage de l’énergie solaire photovoltaïque

L’énergie solaire photovoltaïque ne peut pas être stockée, c’est pour cela qu’il faut la réinjecter dans le réseau en cas de production supérieure à son utilisation. Cela est un inconvénient certain pour de nombreux producteurs puisqu’ils restent dépendants du réseau et ne peuvent pas être en totale autoconsommation solaire.

Une filière photovoltaïque à encadrer pour un développement durable

Si l’électricité produite à partir d’un module photovoltaïque présente un bilan carbone largement inférieur au bilan carbone de l’électricité produite à partir de charbon ou de gaz, l’utilisation de ressources minérales est en revanche bien plus forte. Cela signifie que la production de cette électricité issue des rayons du soleil possède des impacts environnementaux, sanitaires et sociaux. De l’extraction à la transformation de certaines ressources utilisées dans un système photovoltaïque, le bilan est parfois peu flatteur. Car il ne faut pas oublier que pour produire ces fameux panneaux, certains minéraux essentiels sont nécessaires selon la technologie. Il s’agit notamment de l’argent, du cadmium, du plomb du silicium ou du tellure.

Chaque minérale peut entraîner lors de son extraction une forte consommation d’énergie, des émissions de gaz à effet de serre mais aussi une perturbation des milieux aquatiques. Lors de la transformation, les émissions sont aussi nombreuses, avec parfois une utilisation de réactifs toxiques et de procédés énergivores pour aboutir à la constitution des modules.

On le comprend, toute la filière va devoir s’organiser : de la production des panneaux jusqu’à leur fin de vie, réduire les impacts environnementaux du photovoltaïque est devenu le nouvel enjeu.

L’énergie solaire thermique nécessite l’installation d’un ballon

Une installation pour produire un chauffage solaire demande une place conséquente. En effet, il faut pouvoir entreposer le ballon, possiblement une résistance électrique et une chaudière, en supplément de la pose de panneaux sur le toit.