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PV

Le Grenelle de l'Environnement a fixé un objectif de développement de la production d'électricité d'origine renouvelable de 7,2 Mtep supplémentaires par an d'ici 2020. La contribution attendue du photovoltaïque est de 0,5 Mtep, soit une puissance installée de 5 400 MWc en 2020 (contre 46,7 MWc en 2007).

Les orientations énergétiques du Grenelle de l'environnement fixent un objectif de production de chaleur renouvelable de 10 Mtep (11) supplémentaires par an jusqu'en 2020. La contribution du solaire thermique devrait s'élever à 0,9 Mtep, ce qui représente un objectif d'environ 15 à 20 millions de m2 installés cumulés en 2020 (contre 1 millions de m2 en 2007).

LE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE

Handicap

Cette technologie est aujourd'hui encore trop coûteuse pour participer significativement au mixte énergétique national.

Marché

La production d'électricité photovoltaïque connaît une croissance importante au niveau mondial depuis quelques années, notamment pour les applications connectées au réseau. En 2007, le marché annuel était de 2,3 GWc pour une puissance cumulée supérieure à 9 GWc, soit environ 9 TWh d'énergie produite. L'Allemagne et le Japon dominent le marché avec des acteurs industriels de premier plan dans tous les domaines.

En Europe, 1,6 GWc ont été installés en 2007 pour une puissance cumulée supérieure à 4,5 GWc. En France, malgré des opérations de démonstration à petite échelle de toits photovoltaïques menées avec succès dans le cadre de projets européens dès les années 90, le marché photovoltaïque était principalement celui des sites isolés en DOM-TOM. Ce n'est que depuis la revalorisation des tarifs d'achat en 2001 et en 2006 que le marché du PV sur réseau décolle rapidement (marché annuel 2007 estimé à environ 30 MWc).

La France, qui dispose d'un bon gisement solaire, a choisi une politique de développement originale : considérer que le photovoltaïque est avant tout un élément du bâtiment, producteur d'électricité. Ce choix de développement a pour ambition de :

- soustraire aux coûts d'investissement inhérents aux modules photovoltaïques le coût du composant de construction qu'ils remplacent et ainsi, d'augmenter la rentabilité de cet investissement tout en diminuant son impact environnemental;

- positionner les industriels français sur un secteur innovant à forte valeur ajoutée ;

- banaliser l'offre de photovoltaïque afin de répondre à la logique de bâtiment à énergie positive et d'être en mesure d'atteindre le facteur 4.

Suite au développement du photovoltaïque et des applications du silicium en microélectronique, le marché mondial fait face, depuis quelques années, à une pénurie de silicium. Le prix de ce composant des cellules photovoltaïques a doublé ces dernières années, générant une augmentation du coût des installations. Afin de répondre à cette pénurie, plusieurs projets ont été lancés dont le projet Silicium de Provence (SILPRO), soutenu par l'Ademe. Il consiste en une unité de production de silicium polycristallin installée sur le site d'Arkema dans les Hautes-Alpes (04).

De grands industriels français se sont positionnés récemment sur le marché photovoltaïque : Total et EDF s'impliquent dans les filières de composants. St Gobain et APEX BP Solar développent des systèmes intégrés au bâtiment et Imerys Toiture fabrique des tuiles photovoltaïques.

Recherche

Plusieurs projets sont soutenus par l'Agence nationale de la Recherche. Les programmes développés en partenariat avec l'Agence nationale de la Recherche ont pour objectif la réduction des coûts des systèmes, l'augmentation de leur fiabilité et leur intégration dans le bâtiment. Dans le domaine des cellules photovoltaïques, les projets retenus concernent la filière du silicium cristallin, la filière « couches minces » et la recherche exploratoire afin de promouvoir de nouveaux concepts. Dans le domaine des systèmes photovoltaïques, les projets retenus concernent essentiellement la baisse des coûts aussi bien pour les systèmes raccordés au réseau que pour les systèmes isolés.

En matière de recherche, des partenariats internationaux sont développés dans le cadre de projets européens. La France participe à l'accord de l'AIE sur le solaire photovoltaïque ainsi qu'à la plateforme technologique européenne.

Les scénarios de développement du photovoltaïque à l'horizon 2020 vont de 200 à 300 GWc reliés au réseau dans le monde avec des marchés annuels de 30 à 50 GWc. Cette croissance serait assurée, du côté de l'offre, par des investissements massifs en capacité de production (silicium de qualité solaire, cellules, modules) et par la baisse des coûts des systèmes du fait de l'accroissement des séries de production, d'installation et d'intégration au bâti dès la conception.

Les perspectives d'amélioration des performances techniques et économiques des cellules et l'augmentation régulière du prix de l'électricité laissent entrevoir une compétitivité économique située entre 2012 et 2020 selon les marchés.

Coûts

Les coûts de production du photovoltaïque se situent aux environs de 30 c€/kWh. Ces coûts dépendent du type de technologie (investissement et rendement), du site (énergie produite) et du type d'application (centrales, toits..).

Afin de favoriser la rentabilité des projets, un tarif de rachat de l'électricité produite a été mis en place en 2001 et revalorisé en 2006. D'un montant de 30 c€/kWh (40 c€/kWh dans les DOM et en Corse), il est bonifié de 25 c€/kWh (15 c€/kWh dans les DOM et en Corse) pour les installations intégrées au bâti. Ce dispositif est complété, pour les particuliers, par un crédit d'impôt et une TVA à 5,5%. La bonification introduite par le tarif de rachat est répercutée sur la facture du consommateur d'électricité via la CSPE (contribution au service public de l'électricité). L'Ademe a simulé le coût pour le consommateur du photovoltaïque à l'horizon 2020. Avec un tarif de rachat stable jusqu'en décembre 2011 puis décroissant de 7,5% par an, la contribution CSPE devrait s'élever à 1 273 millions d'euros, soit 7,95€ par an pour un foyer ne se chauffant pas à l'électricité et 40 € pour un foyer se chauffant à l'électricité.

LE SOLAIRE THERMIQUE:

Enjeux

Le solaire thermique est une filière en devenir dont le prix à la tep substituée doit diminuer grâce à l'amélioration de la performance énergétique des systèmes et la réduction du prix des capteurs. Ce sont les objectifs des programmes de recherche.

Marché

Le marché mondial du solaire thermique est dominé par la Chine qui compte plus de 100 millions de m2 de capteurs installés. Le marché européen, dominé par l'Allemagne (35% du parc installé), comprenait, en 2007, 2,7 millions de m2 de capteurs installés. La France, en 6 ème position sur ce marché, représente 9% du parc européen avec 1 millions de m2 de capteurs et une production de 60 ktep de chaleur.

Les produits solaires thermiques composent quatre secteurs d'application : le chauffe eau solaire individuel (CESI), les installations collectives ou centralisées de production d'eau chaude sanitaire, les systèmes solaires combinés (production ECS et chauffage de locaux) et le réchauffage des bassins des piscines de plein air. Les trois quarts des capteurs installées en France servent à la production d'eau chaude sanitaire, le restant se partageant entre le chauffage des bassins de piscines et le chauffage.

Après des taux de croissance de 70 % entre 2004 et 2006, sous l'effet des programmes de promotion du solaire, le marché des systèmes individuels marque le pas depuis 2007. La surface installée connaît aujourd'hui un taux de croissance de 6 %. A l'inverse, les systèmes collectifs progressent à un rythme soutenu avec plus de 80 % de taux de croissance. Cette évolution résulte en partie des dispositions de la réglementation thermique 2005.

Dans les départements d'Outre Mer, le marché connaît un nouvel élan depuis fin 2007, comme le montrent le bilan des certificats d'économies d'énergie délivrés cette année. Entre décembre 2007 et février 2008, le montant des certificats délivrés au titre de l'opération CESI DOM a augmenté de 465 GWh, soit une augmentation supérieure à la totalité des certificats enregistrés fin 2007 et l'équivalent de 37 000 m2 mis en place en deux mois.

Les acteurs

Le marché français de production d'équipements solaire s'est constitué en quelques années autour de deux PME spécialisées (Giordano et Clipsol) et de grandes entreprises généralistes d'équipements de chauffage (Viessmann, De Dietrich thermique). Ce renforcement de l'appareil productif national s'est appuyé sur une démarche qualité portant sur les équipements et les installateurs. Ainsi, Qualit'EnR comptait en 2007, 11 500 installateurs agrées Qualisol.

Perspectives

Les objectifs prévus par le Grenelle de l'Environnement pour le solaire thermique se répartissent de la manière suivante:

- dans le secteur individuel : 817 000 tep à l'horizon 2020 (soit un supplément de production de 800 000 tep/an par rapport à 2006), ce qui représente l'installation d'environ 4 millions de chauffe eau solaires ;

- dans le secteur collectif : 110 000 tep/an à l'horizon 2020 (soit un supplément de production de 100 000 tep/an par rapport à 2006), ce qui correspond à environ 2,6 millions de m2 installés cumulés.

Ces objectifs ambitieux vont engendrer un nouveau mode d'accompagnement, notamment financier, des projets solaires thermiques collectifs dans le cadre du fonds chaleur.

Dans le logement individuel et collectif neuf, les incitations passeront par le renforcement des exigences de la prochaine réglementation thermique. Les progrès faits en matière de construction et de chauffage donneront une importance grandissante aux économies sur les systèmes d'eau chaude.

S'agissant de l'existant, qui représente l'essentiel des ventes potentielles, au-delà du crédit d'impôt, le développement de financements déjà mis en place par certaines régions ou entreprises devrait permettre de faciliter le passage à l'acte des ménages.

Coûts

Entre 2004 et 2006, les coûts unitaires des capteurs solaires thermiques auraient augmenté de 13 %.

Outre la hausse des coûts de fabrication et en particulier des matières premières (cuivre, etc.), cette hausse est le résultat d'un effet de répercussion des aides (crédit d'impôt et aides locales) sur les prix pratiqués. A terme, les prix devraient se stabiliser, voire diminuer, sous l'effet d'une augmentation des quantités (industrialisation croissante de la fabrication d'équipements) et des progrès techniques des capteurs.

Recherche et développement

Les applications futures du solaire thermique correspondent à une utilisation en production de froid (le rafraichissement solaire), la production d'électricité par voie thermodynamique et la chimie solaire (production de vecteurs énergétiques comme l'hydrogène, production de substances utiles, décontamination). Les travaux de R&D s'articulent autour de la conception de composants, systèmes et installations, de l'évaluation et la qualification des systèmes et installations, des procédés de stockage de chaleur et de froid et de l'intégration architecturale et technique et hybridation avec d'autres énergies renouvelables.