Transcript Diapositive 1 - I-tésé

Efficacité et solaire photovoltaïque
© INES
Sophie Avril, Christine Mansilla et Françoise Thais
Journée I-tésé du 3 Juin 2010
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© SOLAR IMPULSE
Efficacité technique :
le rendement a-t-il un sens pour une énergie renouvelable ?
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Le rendement, un critère important, parmi d’autres…
• Le rendement : un enjeu
dans les laboratoires de recherche
L. L. Kazmerski / Journal of Electron Spectroscopy and
Related Phenomena 150 52006 105-135
• Des filières aux caractéristiques technico-économiques différentes
silicium cristallin
+
+
-
vs.
Rendement
Dégradation
Prix
couches minces
+
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Performances des cellules
• Le rendement ne traduit pas la performance globale :
– meilleur rendement pour le c-Si mais moindre production par kWc
– impact majeur de la dégradation
Production en kWh/kWc
Si amorphe
Si cristallin
Si amorphe
Nice
Si cristallin
Source : I-tésé
Paris
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Du prix de la cellule au prix de l’installation …
• Un prix du module plus faible peut rapidement être compensé par des
coûts de structure élevés
→ adapter la technologie à l’application
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centrale au sol
6 6
66
5
5 5
autres
55
4
2 2
33
3
22
2
1 1
0 0
c-Si
c-Si
1
structure/installati
autres
autres
on
structure/installation
structure/installation
onduleurs
onduleurs
onduleurs
modules
modules
modules
autres
autres
structure/installation
structure/installation
onduleurs
onduleurs
modules
modules
11
Source : I-tésé
3 3
44
€/Wc
€/Wc
€/Wc
€/Wc
4 4
€/Wc
toiture
00
c-Si
c-Si
a-Si
a-Si
a-Si
a-Si
0
c-Si
a-Si
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… jusqu’au prix du système
• Cas d’un site isolé insulaire avec production électrique photovoltaïque
et stockage d’énergie par batteries au plomb
→ les contraintes de surface requièrent des rendements élevés
1,2
Référence
Prix cellules PV + 10% et surface des
panneaux -10% par rapport à la référence
CTA [€/kWh]
1,15
1,1
1,05
1
12 000
13 000
14 000
15 000
Surface occupée par le système
(panneaux PV + stockages) [m²]
16 000
Source : I-tésé
0,95
11 000
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Efficacité environnementale et durabilité :
quel impact du solaire photovoltaïque ?
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Les impacts environnementaux de la filière photovoltaïque
Quelques exemples
• Emissions de gaz à effet de serre
Analyse de Cycle de Vie des
panneaux Si: étape fabrication
• Utilisation des ressources naturelles
Métaux rares utilisés dans les
couches minces
parmi d’autres…
• Occupation des sols
• Acidification (SO2)
• Smog (C2H4)
• Eutrophisation (PO43-)
• Eau
• Toxicité des matières utilisées
• Déchets
Cas du Cadmium
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Cycle de vie d’un module PV au Silicium
Extraction sable
Fabrication
Raffinage du silicium
Dépose et gestion
des déchets
Cristallisation du silicium et
mise en forme des plaques
Utilisation et entretien
Transport
éventuel
Fabrication des cellules
Assemblage des modules
Installation électrique
Montage et mise en place
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Emissions de CO2 équiv. dues au lieu de fabrication
d’un module PV Si
Impact environnemental des étapes de fabrication d'un
module PV en fonction du mix électrique
2500
Assemblage module
Energie grise
Energie grise:
• verre,
• aluminium,
Cellules
Plaques
1500
Raffinage Silicium
1000
500
0
France
Allemagne
Europe
Chine
Source : I-tésé
• autre.
g CO2équiv /Wc
2000
Impact négligeable du transport des éléments par bateau
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Indium pour le PV : une offre suffisante ?
• Une offre contrainte
– métal rare : production limitée
– difficultés pour trouver des gisements
– opacité des filières d’approvisionnement
– quotas à l’export fixés par le plus gros producteur (Chine)
• Une forte croissance de la demande
Demande Indium pour le PV
1GW avec des cellules CIGS PV :
15t Cu, 22t In, 4t Ga et 55t Se
160
140
100
80
60
40
20
0
2007
2008
2009
2010
C. Hocquard (BRGM)
tonnes
120
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Vers une crise ?
Crise
risque de pénurie
risque de montée des cours
• produits de substitution: le graphène (cristal de carbone,
matériau nano-technologique)
• recyclage
• sécurisation d’approvisionnements (diversification, achat long
terme, stockage)
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Rejets de cadmium sur le cycle de vie
pour différentes technologies
• Elément hautement toxique sous toutes ses formes
• Dangerosité:
– contact avec les aliments
– inhalation
Les couches minces
CdTe sont les moins
émettrices de cadmium
PV
Environnemental Science and Technology 2008
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Efficacité des aides au développement de la filière :
illustration du cas français
Carte d'ensoleillement de la France
Parc photovoltaïque raccordé au réseau fin 2008
(Source : SER-SOLER, d'après ERDF, EDF-SEI)
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Quels moyens pour le développement PV en France ?
Tarifs d’achat,
Crédits d’impôt, TVA réduite,
aides régionales,…
Demande
Objectifs de
déploiement
é
Décision de
l’Etat
Politique à
moyen et long
terme
Technologies
Offre
Subvention R&D
d’é
Soutien aux
industriels
consommation
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Historique du développement du PV en France
Puissance installée annuelle [MWc]
300,00
250,00
200,00
150,00
100,00
50,00
0,00
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009
Subventions
off-grid
on-grid
| 2010
Jusqu’à 95% pour les résidences principales
30 à 80%
35%
30%
Métropole : 15 c€/kWh
Corse et DOM TOM :
30c€/kWh
Tarifs
d’achat
Crédits
d’impôt
40%
Métropole : 30c€/kWh
+25c€/kWh pour l’intégré au
bâti
Corse, DOM TOM : 40c€/kWh
+15c€/kWh pour l’intégré au
bâti
50 ou 58 c€/kWh pour les
systèmes intégrés au bâti
42 c€/kWh pour les systèmes avec
installation simplifiée au bâti
entre 31,4 et 37,7 c€/kWh pour
les centrales au sol
50% du matériel jusqu’en 2012
Financement de la R&D sur le solaire PV
R&D
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Coût de la politique française
• Les crédits d’impôt représentent aujourd’hui la plus grande part des
dépenses
400
Tarifs d'achat
350
Budgets de R&D
M€2009
300
Subventions et crédits d'impot
250
200
150
100
0
1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Source : I-tésé
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Estimation du coût annuel des tarifs d’achat
• Un coût important dans les années 2020
→ de l’ordre de 10 fois le coût de 2009 mais pour une production en
MWh 30 fois supérieure
Coût des tarifs d'achat par année
2 000
1 000
500
Source : I-tésé
M€
1 500
0
2000
2005
2010
2015
2020
2025
2030
2035
2040
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Conclusions
• La ressource solaire n’est pas rationnée et son efficacité se pose en
termes particuliers (coûts, surfaces au sol, productivité)
• Le recours au solaire PV est promu du fait de son impact positif sur
les émissions de GES, mais des nuances sont à apporter selon le lieu
de fabrication des cellules (importance du mix électrique)
• S’il est vrai que la ressource énergétique est abondante, il faut
néanmoins être vigilant vis-à-vis de la durabilité des matériaux utilisés
(métaux rares/recyclage)
• Les moyens pour promouvoir le développement de la filière PV en
France se sont portés majoritairement sur les aides en faveur de la
demande (subventions, crédits d’impôts et tarifs d’achat). A l’avenir, une
aide plus importante sur l’offre pourrait être envisagée.
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Merci de votre attention
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