Les panneaux solaires flottants sont-ils une voie viable vers la décarbonisation ?

Décarbonisation – comme son nom l’indique – vise la suppression ou la réduction des émissions de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. L’objectif, en termes généraux, est de passer à l’utilisation de sources d’énergie à faible teneur en carbone. 

Aujourd’hui, nous savons tous pourquoi nous devons réduire ou éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Il y a presque une décennie, le monde avait atteint l’Accord de Paris, qui préconisait de limiter le réchauffement climatique à bien moins de 2 degrés Celsius au-dessus des niveaux préindustriels et de prendre des initiatives sincères pour le limiter à 1,5 degré Celsius en poursuivant la neutralité carbone nette, entre autres, d’ici 2050. 

La décarbonisation est une tâche si nécessaire et urgente pour l’avenir du monde que les gouvernements, les entreprises et les communautés sociales dans leur ensemble sont désireux de concevoir des moyens de l’accélérer. Cependant, cela nécessite des systèmes énergétiques radicalement différents, soutenus par des sources d’énergie alternatives basées sur l’électricité verte et les molécules vertes. Une nouvelle étude de recherche a introduit la possibilité d’exploiter les panneaux solaires flottants comme voie vers la décarbonisation. Mais ces panneaux sont-ils viables ? Jetons un œil. 

Potentiel mondial du déploiement de réseaux solaires flottants à faible teneur en carbone

Une équipe de chercheurs des universités de Bangor et Lancaster ainsi que du UK Centre for Ecology and Hydrology a entrepris de calculer la quantité d’énergie qui pourrait être générée et fournie par le déploiement de réseaux solaires flottants. Plus précisément, les chercheurs ont calculé la production électrique quotidienne des photovoltaïques flottants sur environ 68 000 lacs et réservoirs dans le monde. 

Pour être considéré comme le plus approprié à l’installation de technologie solaire, un site doit se situer à moins de 10 km d’un centre de population et ne pas être situé dans une zone protégée. De plus, les lacs et réservoirs ne doivent pas rester secs ou gelés pendant plus de six mois par an. Seuls 10 % de la surface de ces lacs et réservoirs ont été pris en compte pour le calcul.

Sous réserve de toutes ces considérations et en fonction des facteurs d’altitude, de latitude et de saison, la production annuelle potentielle d’électricité provenant des FPV sur ces lacs était de 1302 térawattheures (TWh), soit environ quatre fois la demande annuelle totale d’électricité du Royaume-Uni.

Les résultats ont incité les chercheurs à approfondir et à examiner les possibilités mondiales de cette méthode. Pays par pays, cinq nations pourraient satisfaire l’ensemble de leurs besoins en électricité grâce aux FPV. Ces cinq comprennent la Papouasie-Nouvelle-Guinée, l’Éthiopie et le Rwanda. Des pays comme la Bolivie et les Tonga, en revanche, pourraient couvrir jusqu’à 87 % et 92 % de leurs besoins respectifs grâce à ces moyens. 

Plusieurs autres pays, d’Afrique, des Caraïbes, d’Amérique du Sud et d’Asie centrale, pourraient satisfaire entre 40 % et 70 % de leur demande annuelle d’électricité en déployant des FPV. Même des pays développés comme la Finlande et le Danemark pourraient tirer respectivement 17 % et 7 % de leur demande annuelle de ces sources. 

Les FPV pourraient également réduire la rareté de l’eau en générant de l’électricité décarbonée. Comment ? Dans la prochaine section, nous examinerons brièvement la solution.

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Comment les FPV peuvent réduire la rareté de l’eau

En toute franchise, les FPV peuvent réduire la rareté de l’eau en atténuant la perte d’eau par évaporation. De nombreuses études scientifiques corroborent l’affirmation selon laquelle les systèmes FPV pourraient être l’une des stratégies les plus efficaces pour atténuer la rareté de l’eau en réduisant la perte d’eau évaporative des réservoirs et lacs mondiaux. La façon dont les FPV aident à réduire la perte d’eau évaporative est à deux volets. 

Premièrement, les FPV offrent de l’ombre et réduisent la température de la surface de l’eau. Cette ombre aide à supprimer le gradient de pression de vapeur à l’interface air-eau, qui est l’un des principaux moteurs des flux de chaleur latente et de l’évaporation. 

En plus de leurs effets d’ombrage, les FPV servent également de barrières contre le vent. La vitesse du vent est directement corrélée aux taux d’évaporation, et un vent atténué constitue un facteur d’atténuation. En parlant des avantages du FPV, le Dr Lastyn Woolway, auteur principal de l’article de l’Université de Bangor, a déclaré :

« Même avec les critères que nous avons définis pour créer un scénario réaliste de déploiement des FPV, il existe des avantages partout, principalement dans les pays à revenu faible avec de hauts niveaux d’ensoleillement, mais aussi dans les pays d’Europe du Nord. Les critères que nous avons choisis étaient basés sur des exclusions évidentes, comme les lacs situés dans des zones protégées, mais aussi sur ce qui pourrait réduire les coûts et les risques de déploiement. »

C’est une voie viable vers la décarbonisation qui s’accompagne d’avantages supplémentaires. Cependant, de nombreuses autres stratégies peuvent aider les grands secteurs industriels — souvent associés à l’utilisation de combustibles fossiles et à la génération de carbone — à se décarboniser efficacement. Dans les prochains segments, nous discuterons de certains de ces secteurs et examinerons leurs voies potentielles de décarbonisation.

Chimie

L’utilisation de l’analytique prédictive, de la visualisation avancée et des outils de gestion énergétique alimentés par l’IA peut aider l’industrie chimique à améliorer son efficacité en ressources et en énergie. Elle peut de plus en plus utiliser des déchets durables ou des matières premières biosourcées, telles que les graisses végétales ou animales, le sucre, la lignine, l’hémicellulose, l’amidon, le maïs ou le sucre. Une autre voie potentielle pour cette industrie afin de contribuer positivement aux objectifs de décarbonisation pourrait être d’éviter la production de matériaux vierges tels que les polymères, les caoutchoucs, les batteries, les matériaux d’emballage, les solvants, les fluides de transfert de chaleur et les lubrifiants.

Pétrole et gaz

Les entreprises du secteur pétrolier et gazier doivent prendre des mesures drastiques pour réussir leur décarbonisation. Certaines entreprises ont déjà développé leurs capacités en énergie renouvelable, tandis que d’autres acquièrent des sociétés dans des secteurs annexes, tels que les installateurs solaires ou les stations de recharge de véhicules électriques (VE), afin d’élargir leur portefeuille d’offres à faible ou aucune émission.

De plus, il existe la possibilité de transformer le dioxyde de carbone en matière première. Utiliser le dioxyde de carbone comme matière première peut potentiellement créer des marchés d’une valeur de plusieurs milliards de dollars. Par exemple, des entreprises comme C2CNT utilisent l’électrolyse en fusion pour convertir directement le dioxyde de carbone en nanotubes de carbone, qui sont plus résistants que l’acier et hautement conducteurs.

Services publics d’électricité et énergies renouvelables

Ce secteur traite de manière proactive de la décarbonisation depuis longtemps. Cependant, il existe des possibilités d’amélioration. Les acteurs de l’industrie doivent plaider pour un environnement réglementaire plus propice, rationalisé et efficace. 

Pour rendre leurs opérations fluides, bien coordonnées et optimisées, les entreprises doivent passer rapidement aux outils numériques qui permettent une structure organisationnelle allégée. Il est également nécessaire de découvrir de nouvelles stratégies de croissance. 

Extraction minière et métaux

Dans le secteur minier, les entreprises investissent dans des efforts d’énergie renouvelable pour compenser leurs émissions. Par exemple, BHP a signé un accord pour développer de nouvelles fermes solaires et éoliennes dans l’État du Queensland en Australie afin de permettre à leurs opérations charbonnières de la région de fonctionner à l’énergie solaire et de réduire leurs émissions indirectes dans le pays de 20 % sur cinq ans. Les entreprises minières, jusqu’à présent, sont bien placées pour garder leurs émissions opérationnelles sous contrôle. Cependant, ce sont les émissions de la chaîne de valeur qui les préoccupent davantage et sur lesquelles elles doivent être plus proactives.

Alors que les segments industriels et les gouvernements évaluent constamment leur impact sur l’environnement, notamment en ce qui concerne les empreintes carbone, les entreprises individuelles proposent des solutions innovantes. Dans les prochains segments, nous examinerons quelques-unes de ces entreprises. 

#1. Ciel & Terre International

Fondée en 2006 en tant que spécialiste de l’intégration de systèmes photovoltaïques, Ciel & Terre International développe des centrales solaires flottantes à grande échelle depuis 2011. L’entreprise a installé des PV flottants partout dans le monde, notamment à Ondani Ike, Japon, Changbin 3 et 4, Taïwan, Tata Steel (TATASTEEL.BO ) Jamshedpur, Inde, Montpezat, France, Canoe Brook, États‑Unis, et bien d’autres. 

L’entreprise possède plus de dix ans d’expérience en tests et sur le terrain ainsi que plus de 30 ans de production d’énergie solaire flottante avec ses centrales. Son travail couvre 280 projets solaires flottants dans le monde. 

Bien que nous ne discutions pas de l’ensemble du spectre de l’entreprise en détail, nous nous pencherons sur l’un de ses produits phares, Hydrelio Air Optim. Système solaire flottant flexible, ce produit est l’évolution du système original de l’entreprise, Hydrelio Classic, la toute première solution solaire flottante brevetée et industrialisée apparue mondialement en 2010. La solution peut résister à des conditions de vent fortes jusqu’à 210 km/h ou 130 miles/h, équivalant à une pression dynamique de 1625 pascals. Sa technologie stabilisée aux UV offre une durabilité pouvant atteindre 30 ans. Elle peut s’adapter efficacement aux conditions côtières et littorales jusqu’à 1 mètre, selon la longueur d’onde. Le produit est construit avec les meilleurs matériaux afin d’assurer une résistance à la corrosion et une compatibilité avec l’eau potable. 

Ciel & Terre possède également une filiale appelée Floating Solar UK. Elle est destinée à fournir le système Hydrelio au Royaume-Uni. À ce jour, selon les chiffres publiés par l’entreprise elle‑même, Ciel & Terre a contribué à éviter près de 740 000 tonnes de dioxyde de carbone.

#2. Kyocera Global

Une autre entreprise qui réalise un travail remarquable pour construire une société décarbonisée est Kyocera Global. L’une de ses solutions innovantes et pionnières comprend les panneaux solaires FIT que les employés de Kyocera ont installés sur leurs toits résidentiels. L’excédent d’énergie généré par ces panneaux, ainsi que celui produit par les centrales solaires Kyocera non‑FIT et JEPX+ détenues par Kyocera, alimente la plateforme Digital Grid P2P, qui alimente ensuite l’installation Kyocera Yokohama Nakayama en électricité non fossile. 

Kyocera est un acteur confirmé dans la construction de solutions de panneaux solaires flottants. En 2018, elle a lancé la plus grande Centrale solaire flottante de 13,7 MW. Construite à la surface d’un réservoir géré par le Bureau des eaux de la préfecture de Chiba à des fins industrielles, cette centrale possède une superficie de 180 000 m² (plus de 44 acres). 

50 904 modules solaires Kyocera ont été installés pour générer environ 16 170 mégawattheures (MWh) par an, ce qui pourrait alimenter près de 5 000 foyers typiques. L’électricité a été vendue à TEPCO Energy Partner, Incorporated. Le projet a été initialement lancé par l’Agence des entreprises publiques de la préfecture de Chiba, qui cherchait des entreprises pour l’aider à réduire son impact environnemental.

Lorsque cette centrale a été mise en service, l’installation Kyocera Solar TCL avait déjà construit plus de 60 centrales solaires à travers le Japon et développé sept centrales solaires flottantes en utilisant les barrages et réservoirs d’eau douce du Japon plutôt que des terres agricoles. 

Selon les dernières données disponibles, le chiffre d’affaires de Kyocera Global était de 1 492 672 millions de yens pour les neuf mois se terminant le 31 décembre 2023. 

Panneaux solaires flottants et l’avenir de la décarbonisation

Selon un rapport publié par la Banque mondiale qui a examiné la viabilité de la construction de centrales solaires flottantes en Inde, certains obstacles à la mise en œuvre à grande échelle existent. Ces obstacles s’appliquent également à un scénario mondial. Générer de l’énergie solaire à partir de panneaux flottants pourrait coûter plus cher que les installations au sol. Il y a un manque de clarté concernant les critères d’éligibilité d’un site solaire flottant. La capacité de fabrication de l’équipement qui aide à construire ces installations est limitée dans de nombreux cas. 

La Banque mondiale a également indiqué des moyens par lesquels les fournisseurs pourraient accélérer et maximiser l’adoption. Elle préconisait l’établissement d’objectifs clairs pour la capacité solaire flottante afin de définir les objectifs globaux d’énergie solaire du pays. 

À l’instar de l’expérience avec laquelle nous avons commencé notre discussion, elle a conseillé la création d’un répertoire de sites potentiels pour les projets solaires flottants afin d’envoyer un signal positif au marché et de rationaliser le processus de développement des projets. 

Dans un avenir proche, la croissance de la production d’énergie solaire menée par les FPV nécessitera la promotion et l’encouragement de la fabrication d’équipements solaires flottants selon des procédures et des certifications standardisées afin d’assurer la qualité. Étant donné qu’il s’agit encore d’un domaine émergent, des investissements dans des institutions capables de réaliser des études de faisabilité fiables pour de tels projets seront nécessaires.

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