Nous sommes désormais habitués à voir des panneaux solaires sur les toits. Mais qu’en est-il de leur implantation en-dehors des villes et agglomérations ? Et surtout, comment intégrer des infrastructures photovoltaïques dans les espaces naturels, voire agricoles ? Explications.
L’énergie solaire, au cœur de toutes les stratégies durables entreprises actuellement, a en effet un potentiel des plus prometteurs. Pour rappel, si l’on parvenait à capter et utiliser l’énergie solaire dans toute sa puissance, deux heures de rayonnement suffiraient à couvrir la même quantité d’énergie que notre planète consomme pendant une année entière (Swissolar). Mais actuellement, en raison d’un rythme de déploiement des technologies encore trop lent et du fait que même les meilleurs dispositifs ne parviennent pas à capter l’ensemble de la puissance énergétique émise par le soleil, nous n’exploitons qu’une infime partie de cette gigantesque source d’énergie.
En considérant les spécificités territoriales et urbanistiques propres à la Suisse, plusieurs estimations indiquent par ailleurs que le rayonnement solaire dont on bénéficie sous nos latitudes correspond à 200 fois la quantité d’énergie que nous consommons annuellement. Et en prenant en compte les technologies et les surfaces disponibles en toiture ainsi qu’en façade, un aménagement approprié permettrait de produire jusqu’à 40% de l’électricité dont la Suisse a besoin chaque année (Swissolar).
Étendre le solaire en-dehors des villes et villages
Le contexte urbain comprend cependant un certain nombre d’obstacles, tant administratifs, financiers qu’architecturaux, voire politiques, qui ne facilitent pas l’implantation généralisée de surfaces de production solaire. Dans ce sens, il pourrait être intéressant de parvenir à identifier et cibler des zones plus larges, en-dehors du parc bâti afin de permettre son déploiement à grande échelle.
Dans le reste du monde, de nombreux exemples abondent en matière de déploiement massif d’infrastructures solaires. On trouve ainsi d’immenses parcs de production photovoltaïque qui s’étendent sur des hectares au Maghreb, en France, en Allemagne ou encore aux Etats-Unis. Et en Suisse, où en sommes-nous ? On peut tout d’abord mentionner le fait que les spécificités topographiques de notre pays, ainsi que les aspects juridiques qui les encadrent, ne semblent pas vraiment aller dans la direction d’une intégration facilitée de larges surfaces solaires hors des villes. Entre de nombreux massifs montagneux et de multiples zones agricoles protégées, sans oublier les zones forestières, il semble en effet complexe de prévoir la construction de larges parcs photovoltaïques. Quelques beaux projets, réalisés ou en cours de réflexion, s’avèrent cependant encourageants et porteurs, voire même particulièrement innovants et audacieux.
« Développer le photovoltaïque en-dehors des agglomérations fait clairement sens, mais pas si c’est au détriment des terres agricoles utiles ni des surfaces qui contribuent à la sauvegarde de la biodiversité», souligne Laure-Emmanuelle Perret, responsable durant de nombreuses années du développement des technologies solaires au sein de la division photovoltaïque du CSEM et de l’EPFL et également directrice du bureau LMNT, spécialisé dans le conseil et l’accompagnement de projets d’implémentation solaire. Elle estime aussi que la priorité doit être donnée aux surfaces de toitures et façades de nos zones industrielles et de nos villes encore largement sous exploitées. « Nous avons suffisamment de surface de toitures et façades en Suisse pour couvrir jusqu’à 70 TWh d’électricité, un énorme potentiel à exploiter d’urgence et en priorité qui nous fera déjà faire un grand pas en avant. Autrement, les projets qui visent par exemple à implanter des infrastructures solaires sur des lacs de barrages ou en bordures des autoroutes restent très intéressants. En ce qui concerne les terres agricoles, je vois par ailleurs dans l’agrivoltaïsme un potentiel intéressant qui permet de coupler la production d’énergie et de certaines cultures agricoles. »
Lacs alpins, potentiel prometteur
Si la topographie helvétique ne joue pas forcément en faveur de l’implantation de vastes parcs solaires, il reste possible de composer avec sa géographie pour en faire un atout. Ainsi, l’utilisation future du photovoltaïque en milieu alpin pourrait constituer une piste des plus prometteuses, notamment en exploitant les nombreux lacs de haute altitude qui s’y trouvent. En témoigne le parc solaire du lac des Toules. Flottant sur un lac artificiel à 1810 mètres d’altitude dans la commune de Bourg-Saint-Pierre, ce radeau solaire constitue une première mondiale. Un projet des plus innovants qui démontre un potentiel photovoltaïque encore peu exploité à l’heure actuelle, qui plus est sans impact sur l’environnement, le lac étant vidé entièrement chaque année.
Le dispositif initial, composé de 36 structures flottantes qui soutiennent quelques 2240 m2 de cellules photovoltaïques, produit 800 000 kWh par année, soit l’équivalent de la consommation de 227 ménages. Des performances énergétiques supérieures aux panneaux classiques obtenues, notamment grâce à des panneaux bifaciaux, capables de capter tant le rayonnement solaire que l’effet albédo (n.d.l.r. le pouvoir réfléchissant d’une surface, en l’occurrence celui de l’eau du lac et de la neige environnante l’hiver). Mais aussi grâce au rayonnement UV plus important en altitude et à des températures plus fraîches favorisant le fonctionnement des panneaux photovoltaïques. Cette première configuration a donc permis de démontrer la faisabilité technique et l’efficience énergétique de l’innovation.
Dans un avenir proche, le dispositif devrait être élargi pour produire 22 GWh par année, soit l’équivalent de la consommation de 6100 ménages.
Tronçons autoroutiers et surfaces agricoles, pourquoi ne pas optimiser leur usage ?
Autre idée pour étendre les surfaces productrices d’énergie, les autoroutes. Un projet avant-gardiste, imaginé par la start-up alémanique EnergyPier, pourrait bien concrétiser cette vision. Nous avions d’ailleurs consacré à un article à ce projet, dont les avantages s’avèrent multiples, tant en matière de production locale d’énergie durable que d’atouts pratiques, notamment en pouvant minimiser les nuisances liées à la circulation et en préservant le bitume des intempéries. En Suisse, le potentiel de cette nouvelle approche s’avèrerait important en pouvant, selon EnergyPier, égaler les capacités énergétiques actuelles de nos centrales nucléaires en recouvrant près d’un tiers du réseau autoroutier avec ce type d’installations. L’OFROU a par ailleurs lancé un appel d’offres en mettant à disposition des kilomètres de murs antibruit et d’espace le long des routes pour y intégrer des dispositifs solaires.
Cette approche multiple, qui vise à conjuguer production d’énergie et avantages pratiques au sein de la structure ou de la surface sur laquelle les panneaux solaires sont installés, constitue également le socle sur lequel se base l’agrivoltaïsme. Concrètement, l’idée de ce nouveau courant consiste à coupler zones agricoles et infrastructures photovoltaïques pour engendrer un effet doublement positif. D’une part en développant la production locale d’énergie solaire, et d’autre part en utilisant cette installation pour protéger les cultures des intempéries et autres phénomènes météorologiques extrêmes exacerbés par le réchauffement climatique. En somme, il s’agit de remplacer les structures protectrices déjà utilisées pour de nombreuses cultures, telles que les serres par exemple, par des surfaces actives, permettant de produire de l’énergie en plus.
Sur le plan politique, l’agrivoltaïsme a fait l’objet de plusieurs démarches visant à accélérer la concrétisation, dans un avenir proche, de projets s’inscrivant dans cette nouvelle approche. Pour les agriculteurs, dont les cultures sont de plus en plus menacées par des épisodes de canicules prolongées et des dérèglements météorologiques significatifs, de tels projets pourraient s’avérer salvateurs, tout en répondant au besoin de développer une énergie renouvelable locale.
« Le cadre légal bouge en effet rapidement en Suisse puisque la nouvelle loi fédérale, adoptée cet été, permet déjà d’installer des infrastructures agrivoltaïques au sein de surfaces agricoles à des fins de recherche ou s’il est avéré qu’elles apportent un avantage pour les cultures », spécifie David Schuppisser, Chief Commercial Officer chez Insolight, une entreprise lausannoise spécialisée dans la conception et l’implantation de structures agrivoltaïques dynamiques. Des installations qui permettent d’optimiser la lumière sur les cultures au gré des aléas climatiques tout en générant de l’électricité avec l’ensoleillement dont les plantes n’ont pas besoin. «Pour les agriculteurs, la démarche constitue en outre une opportunité : ils peuvent par exemple investir partiellement dans ce nouveau type d’infrastructures de production tout en bénéficiant d’une énergie propre et locale pour couvrir leurs besoins. »
Ces nouvelles installations permettraient de réunir acteurs de l’énergie et agriculteurs dans l’optique de générer un gros impact en termes de production solaire. En Europe, les choses se concrétisent progressivement, et Insolight mène actuellement six projets pilotes, dont deux en Suisse à l’Agroscope de Conthey. Ces projets helvétiques précurseurs rassemblent plusieurs partenaires, dont Romande Energie et ambitionnent de répliquer par la suite le processus à l’échelle industrielle.
Thomas Pfefferlé
Journaliste innovation
It is a very great idea to generate solar energy on a mass level. The energy created can be used for many purposes like for generating electricity and all. Very nice article thankyou for sharing it with us.
Effectivement le soleil est une centrale nucléaire qui fonctionne H24 J7 et le potentiel semble infini!
Je suis étonné que seul le photovoltaïque soit mis en avant, les panneaux thermiques sont plus simples à produire et recycler, moins demandeurs d’électronique!
L’eau chaude se transporte et on pourrait utiliser des concentrateurs pour produire de la vapeur ( les centrales nucléaires ne font rien d’autre) et de là de l’électricité!
Les producteurs de pétrole ont développé un réseau de 2millions de km de pipe-lines pour distribuer leur production à travers le monde, le recycler pour distribuer de l’eau chaude ne semble pas utopique.
Il y a toujours du soleil sur une moitié du globe et donc une production jours et nuits!
Il faudrait aussi se poser la question de la dépendance actuelle à la Chine pour la fabrication de panneaux solaires, n’est-ce pas?
Je pense que le sujet est d’une telle importance qu’il faille hiérarchiser les endroits où le placement des panneaux est le plus rentable, et ce n’est certainement sur les toits des maisons. Les politiques et les industriels devraient orienter correctement les placements de la population dans le solaire.
70 TWh/an par le seul photovoltaïque (PV) en Suisse ! Certes, c’est là une valeur potentielle énorme.
Même presque la moitié, soit 33,6 TWh/an, poserait déjà problème. C’est ce que visent pourtant les “Perspectives énergétiques 2050+” de la Confédération pour le PV en l’an 2050. Cela correspondrait à une puissance installée en PV de 35 GWc soit près de 175 km2 de modules (calculs avec des modules modernes à 200 Wc/m2 et 11% de facteur de charge moyen). Installer une telle surface ou une telle puissance-crête en PV en seulement 28 ans représenterait de devoir installer 17’000 m2 ou 3,4 MWc par jour, soit aussi l’équivalent de 340 installations domestiques de 50 m2, ou 10 kWc, par jour, non stop !
De plus, il faudrait aussi trouver une solution (pas évidente) pour les beaux jours d’été où un maximum possible de 35 GW de puissance électrique déferlerait soudain en plein midi sur le Pays qui n’en demande, actuellement, “que” 7 GW en moyenne pour sa consommation (brute, donc pertes comprises), le réseau national total ne pouvant pas “encaisser” plus de 12 à 13 GW, c’est trois fois moins. Il faudrait des installations de stockage énormes, sachant que la Grande Dixence ne représente “que” 2 GW !
Il y a le but, certes louable, visé, mais aussi le dur chemin quotidien à parcourir (et à financer, quelque 10 millions par jour, 105 milliards au total, au prix de 3 francs/Wc, selon le document de Swissolar mentionné ci-dessus…) et les gestions physiquement impossibles de soudaines puissances énormes que l’on néglige en général de préciser dans les raisonnements.
Votre commentaire ressemble à celui de Greenspan quand Clinton était sur le point de rembourser toute la dette américaine. Il s’inquiétait, car sans dette, il était difficile pour lui de mettre en place une politique monétaire. Nous en sommes pas encore à des milliers de m2/jour. Un KM2 par mois par exemple pour toute la Suisse est facilement faisable, mais pas sur les toits des particuliers, car c’est un crime financier et environnemental.
Vos oubliez qu’un km2 c’est un million de m2. Votre proposition équivaut à plus de 33’000 m2 par jour, soit le double de ce que je crois déjà difficilement réalisable.
Si la matière première était disponible (elle ne l’est pas), 33 mille mètres carrées par jour à l’échelle du pays est faisable en mettant les moyens et les ressources nécessaires, mais pour cela il faut une volonté politiques sincère et un “Général – énergie propre” qui impose les ouvrages aux endroits les plus rentables, sans droits de recours des associations. La tendance actuelle est au bricolage individuel sur les toits.
Evidemment, qu’avec des « si »…
De façon réaliste, il faut penser non seulement aux milliers de m2 de modules, mais aussi aux très (trop) nombreux installateurs nécessaires et surtout aux millions à consacrer continûment à cette tâche par des centaines de personnes et tout cela chaque jour, non stop durant les 28 ans qui nous séparent de l’an 2050.
De plus, sachant que la durée de vie d’une installation photovoltaïque est de quelque 30 ans, cet exercice sera à continuer perpétuellement pour renouveler la part du parc installé qui deviendra obsolescente au fur et à mesure du temps qui passe.
Le photovoltaïque n’est pas la seule technologie énergétique à montrer cette limitation de faisabilité. C’est un phénomène général avec simplement des constantes de temps différentes particulièrement courtes pour le solaire et l’éolien.
Le but en éolien prévu dans les « Perspectives énergétiques 2050+ » demanderait d’inaugurer une grande machine de 3 MW (220m) tous les 12 jours non stop d’ici 2050. Est-ce réaliste en Suisse, sauf à supprimer de façon dictatoriale toute procédure d’études d’impact et de diverses mises à l’enquête ? Et ici, la durée de vie est encore plus courte, bien moins de 20 ans. Par exemple, en Allemagne, plus le temps passe, plus les nouvelles éoliennes installées le sont désormais pour remplacer des machines à bout de course. Tout développement d’une technologie se fait selon une courbe, dite de forme « sigmoïde », dont le point d’inflexion, une fois passé, est le moment ou le remplacement dépasse le développement.
Quand je lis en début d’article: “…si l’on parvenait à capter et utiliser l’énergie solaire dans toute sa puissance, deux heures de rayonnement suffiraient à couvrir la même quantité d’énergie que notre planète consomme pendant une année entière”, j’ai envie de zapper. C’est de la propagande éculée. En premier lieu, l’affirmation est fausse. Il est exact que le grand disque équatorial de la terre, orienté orthogonalement à la direction du soleil, hors atmosphère, reçoit un flux lumineux de 1 360.8 ± 0.5 W•m-2 en permanence. En climatologie, et en PV, cette constante fait partie des quelques données totalement fiables. De ceci découlent deux formulations équivalentes: en une heure le soleil nous fournit 625 EJ, ou en une année 547•10^4 EJ. Or la consommation d’énergie annuelle de la planète est de quelque 600 EJ. Dire qu’une heure (et non deux!) de soleil suffit, ou, alternativement, que l’excès annuel solaire est dans un facteur de 10’000, sont donc a priori acceptables.
Sauf qu’entre un potentiel énergétique théorique et sa réalisation, il y a toujours un abîme. L’éolien en Suisse, pour avoir refusé de le comprendre, est en perte de vitesse. Autre exemple fameux: l’équivalence masse-énergie de la célèbre formule d’Einstein ouvre des perspectives quasi-infinies à notre échelle, sauf que nos techniques de fission ou de fusion nucléaires les plus avancées ne parviennent à transformer la matière en énergie qu’à des doses homéopathiques. L’annihilation d’une modeste masse d’un couple de 3.5 t de matière-antimatière comblerait aussi nos besoins énergétiques annuels. Le hic, c’est que l’on ne sait pas fabriquer de l’antimatière au-delà de quelques particules élémentaires et à un coût exorbitant …
Pour revenir au solaire, le soleil n’a pas vocation à satisfaire exclusivement nos besoins énergétiques. Il sert aussi à chauffer les océans, le sol, l’atmosphère, à nous éclairer, à faire fonctionner la photosynthèse, à faire pousser les plantes, à créer le vent, à réguler les changements de phase de l’eau, à faire la pluie et le beau temps, … et même à nous dorer la pilule! Dès lors, la sagesse et la parcimonie commandent de se contenter d’un prélèvement de quelque 1% de son énergie, un peu par analogie avec une stratégie de placement de bon père de famille. D’un facteur 10’000, on régresse déjà à un facteur 100.
Encore faut-il convertir ce reliquat en énergie utilisable. Entre la puissance solaire reçue par le disque diamétral et la production PV distribuée dans les réseaux sous forme de courant électrique normalisé, il est facile de montrer qu’il existe à nouveau un facteur d’au moins 100: alternance jour-nuit (qui compte maintenant), absorption et diffusion atmosphériques, couverture nuageuse, conversions photométriques dues à la rotondité de la terre, rendement des panneaux, entretien, mise en forme du courant, …
Nous voici donc ramenés au mieux à la parité: en réalité, le soleil est à même de fournir à la planète juste l’énergie que nous consommons, et ceci aux prix environnemental et financier exorbitants de millions de km2 de capteurs, hors propos ici. L’apport du solaire en Suisse ne peut être que marginal, et un peu de réalisme et moins de rodomontades s’imposent. L’énergie est là, en quantité illimitée à notre échelle. Apprenons enfin à la mettre à notre service, en terriens avisés, et non pas en benêts ne jurant que par le solaire ou l’éolien.
Lorsque on commence à jongler avec des facteurs 100 à 10’000 les erreurs ne sont pas exclues!
De nouveau on ne parle que de PV alors que l’énergie thermique est passée sous silence.
Les capteurs thermiques ne nécessite pourtant qu’une technologie réduite, produisent de l’énergie directement utilisable (chauffage, eaux sanitaires) ou de la vapeur pouvant actionner des machines tournantes (exactement ce que font les centrale nucléaires!
Entre l’énergie fournie par notre soleil et celle que produite en interne notre bonne vieille Terre il y a assurément de quoi satisfaire nos besoins, surtout si on apprend à en limiter l’utilisation, que l’on économise l’énergie pour extraire les ressources fossiles et les transporter,charbon ,pétrole,gaz!
Il ne me semble pas utopique de recycler les 2 millions de km de pipe-lines existants pour le gaz et le pétrole, pour transporter de l’eau chaude ou de la vapeur!