Énergie solaire: de beaux jours à venir

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Théoriquement, résoudre les problèmes d’énergie dans le monde est loin d’être un défi insurmontable.

Repérez une surface de terres inondées de soleil de l’ordre de la moitié du Texas, trouvez un moyen de capturer 20% de l’énergie solaire qui s’y trouve et bingo! le problème est résolu. Vous avez assez d’énergie pour couvrir l’ensemble des besoins de la planète, le tout grâce à la ressource la plus propre et la plus renouvelable qui soit.

Pendant des années, les défenseurs de l’énergie solaire ont annoncé chacune des avancées technologiques comme une étape d’une révolution en marche. Pourtant, des années passèrent sans que cette révolution ne se matérialise, principalement parce que la technologie était trop onéreuse et inefficace et parce que, contrairement à ses concurrentes nucléaires et éoliennes, il n’y avait pas de programme d’aide et de financement permettant d’amorcer une conversion massive vers l’énergie solaire.

Aujourd’hui, la donne est différente. La combinaison d’une volonté politique, d’une pression économique et d’avancées technologiques porte à croire que nous sommes à l’aube d’une aire d’énergie solaire.

La première cellule photovoltaïque (PV) est sortie des laboratoires Bell en 1954. Depuis lors, l’efficacité avec laquelle une cellule peut convertir la lumière en électricité a été le talon d’Achille de cette technologie. Le problème réside dans le fonctionnement même de la cellule photovoltaïque. Au cœur de la cellule PV, il y a une substance semi-conductrice qui, au contact d’un photon, libère un électron. Celui-ci peut être guidé par un conducteur vers un circuit, ce qui crée un emplacement « vide » où vient se loger un nouvel électron de l’autre extrémité du circuit, créant ainsi un courant électrique.

Chaque substance semi-conductrice possède une bande de conversion caractéristique, une certaine valeur d’énergie que les photons doivent dépasser pour libérer les électrons contenus dans la substance. S’ils sont trop faibles, les photons traversent la substance et s’ils sont trop énergétiques, une partie seulement de leur énergie est convertie en électricité, et le reste en chaleur. Certains correspondent à la bande de conversion et plus les photons se rapprochent de cette bande de conversion, plus l’efficacité de la cellule PV augmente.

Les laboratoires Bell ont découvert que le silicone, qui est facile et peu coûteux à produire, présente l’une des meilleures bandes de conversion par rapport au spectre énergétique des photons émis par le soleil. Malgré cela, leur première cellule n’avait une efficacité que de 6%. La dernière décennie a vu se réaliser des pas de géants dans ce domaine puisque des cellules avec une efficacité de 20% sont maintenant commercialisées à des prix raisonnables et les recherches menées en laboratoire continuent à en augmenter l’efficacité.

L’année dernière, Allen Barnett et ses collègues de l’université du Delaware, à Newark, ont atteint un nouveau record avec une cellule dotée d’un taux de conversion efficace de 42,8 %. Barnett affirme que la commercialisation de cellules PV à 50% est à portée de main.?…?

« Dans certains endroits, le coût de l’électricité produite par l’énergie solaire approche le coût de l’électricité produite par les sources conventionnelles« 

George W. Bush a pris conscience de cette évolution, accordant un crédit de 168 millions de dollars sur les fonds fédéraux à la SAI (Solar America Initiative), un programme de recherche qui vise à rendre le coût de l’énergie solaire compétitif par rapport aux autres secteurs énergétiques d’ici à 2015. Rogol pense que l’objectif affiché par Bush est atteignable. Il affirme que le coût de production des équipements photovoltaïques a diminué à tel point qu’à certains endroits, l’électricité solaire pourrait d’ores et déjà concurrencer efficacement l’électricité produite selon des moyens conventionnels.

Fabriquez des cellules PV à 1$ le watt et vous obtenez une énergie compétitive à peu près partout.

Certains trouveront cela paradoxal, considérant son ciel loin d’être dépourvu de nuages, mais le pays le plus en avance dans la révolution solaire est l’Allemagne. En novembre 2003, dans un contexte de prix du pétrole et du gaz en pleine hausse et de préoccupation grandissante pour le réchauffement climatique, le parlement allemand a décrété un tarif de rachat d’électricité qui ouvre un marché garanti pour l’énergie solaire. Quiconque produit de l’électricité solaire peut la revendre au réseau national pour un prix variant entre 0,45 et 0,57€ par kilowattheure, ce qui est presque trois fois ce que les consommateurs payent pour leur électricité, soit à peu près 0,19€ par kilowattheure.?…?

Aujourd’hui, il y a 300.000 systèmes photovoltaïques en Allemagne, principalement sur les toits des habitations et des petits commerces, et l’Allemagne possède le marché de photovoltaïque dont la croissance est la plus rapide au monde. Elle détient 55% du parc existant de panneaux solaires et peut générer 3 gigawatts d’électricité, soit l’équivalent de 3 à 5 centrales conventionnelles.

L’année dernière, l’Espagne et l’Italie ont suivi l’exemple de l’Allemagne en instaurant leurs propres programmes tarifaires, tandis que la CSI (California Solar Initiative) a alloué 2,8 milliards de dollars aux subventions pour l’installation de nouveaux panneaux solaires, à hauteur de 2,5$ par watt, espérant atteindre une capacité de 3 gigawatts à l’horizon 2016. Selon Rogol, d’ici la fin de l’année 2008, au moins une vingtaine de pays pratiqueront ce type de programmes tarifaires.

On s’attend à ce que ces aides stimulent fortement la demande mais aussi la recherche et développement, ce qui ferait à nouveau baisser les coûts de production. Cela pourrait accélérer le développement des technologies photovoltaïques existantes, mais pourrait aussi mener cette industrie dans une impasse, puisque les panneaux PV en silicone atteindront bientôt leur limite d’efficacité théorique maximale, de l’ordre de 30%. Heureusement, si l’on en croit les travaux du chercheur Martin Green de l’université de Nouvelle Galles du Sud en Australie, il sera bientôt possible de produire des cellules PV dans d’autres matières avec une limite d’efficacité de 74%.

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