Photovoltaïque

État des lieux à l’international et en Suisse

La photovoltaïque (PV) concerne la transformation directe de lumière en électricité. La technologie requiert des semi- conducteurs, des modules et des cellules photovoltaïques ainsi que des composants électriques comme des maximum power point trackers et des onduleurs. La photovoltaïque couvre aussi tous les aspects de l’installation comme les systèmes de montage et l’intégration dans les bâtiments, les différents domaines d’application (systèmes isolés, couplage au réseau, mobilité) et d’autres aspects incluant la planification, la surveillance, l’entretien et la prévision. En 2017, 98 gigawatt (GW) de nouvelle puissance de pointe photovoltaïque ont été installés à travers le monde. Grâce aux efforts de recherche et de développement et à la production de masse, la photovoltaïque devient la source d’électricité la moins coûteuse. Aujourd’hui, les grands systèmes fournissent de l’électricité à moins de 4 centimes d’euro par kWh, donc moins cher que toute autre nouvelle centrale (y compris au charbon). Les petits systèmes produisent de l’électricité au prix final consommateur de typiquement 8 à 30 centimes/kWh ou moins. La photovoltaïque a le potentiel de devenir la principale source d’électricité au monde. Combinée à l’énergie hydraulique et éolienne, parfois à un réseau de transmission en courant continu haute tension et à des systèmes de stockage courte et longue durée (batteries, chaleur, eau, power-to-gas) ainsi qu’à une gestion de la demande, la photovoltaïque peut être intégrée au système énergétique de manière efficace.

Pour sérieusement s’attaquer au changement climatique, l’installation annuelle de nouvelles installations photovoltaïques devrait se situer entre 600 et 1000 GW à l’échelle mondiale, donc un multiple de son niveau actuel. L’ère solaire n’en est donc qu’à ses débuts. Une diffusion plus large de la PV nécessite une baisse des coûts des composants d’encore 20-40% et une nette augmentation du taux de rendement. Pour un module moyen composé de cellules au silicium cristallin, qui couvrent 95% du marché, ce taux s’élève à 17,5%; dans les dix années à venir, il devrait passer à 22–24%. En utilisant une approche dite «multi-jonction», c’est-à-dire en combinant dans les cellules des semi-conducteurs de différents matériaux, il devrait être possible d’atteindre un rendement de module de 25–30%. Grâce à une durée de vie prolongée dépassant nettement les 25 ans et grâce à une fabrication personnalisée et locale, la photovoltaïque devrait s’imposer plus fortement dans le secteur des bâtiments. Les applications de la PV dans le domaine de la mobilité, p.ex. sur les toits de voitures, sont en cours d’expansion. Toutes ces améliorations rendront la PV encore moins coûteuse et créeront des moyens supplémentaires de gestion de l’électricité. Il est donc justifié de poursuivre les efforts d’amélioration de ces technologies.

Implications pour la Suisse

Le progrès technique fait de la photovoltaïque une source utile et économique d’électricité écologique. En Suisse, 2 GW de photovoltaïque installée couvrent 3% des besoins annuels d’électricité (estimation mi-2018). Une légère augmentation du taux d’installation (de 250–300 MW/an ces dernières années à 400–450 MW/an) permettrait d’atteindre d’ici 2040 une production annuelle de 12 TWh, ce qui correspond à la contribution minimale de la PV prévue par la Stratégie énergétique 2050 (20% de l’électricité). Il ne s’agit là pourtant que d’une fraction du potentiel technique de la PV en Suisse. Il existe ici de nombreux instituts de recherche et entreprises actifs tout au long de la chaîne de valeur photovoltaïque, et de nombreux systèmes PV à travers le monde contiennent des éléments de production suisse. Tant les instituts de recherche que le secteur photovoltaïque high-tech (qui fabrique p.ex. des équipements et des composants) se situent à la pointe de la technologie. La forte pression de l’industrie chinoise, qui construit aujourd’hui déjà des installations de production, exige des entreprises suisses une innovation permanente afin de maintenir leur part de marché. Elles sont par ailleurs obligées de développer des produits et des services à plus haute valeur ajoutée: les installations spéciales en îlot, les produits PV intégrés aux bâtiments, les dispositifs de mesure, les logiciels et les applications dans le domaine de la mobilité devraient ainsi permettre de conquérir des marchés de niche en Suisse et en Europe.