Les endroits qui ne disposent pas de suffisamment de terres pour construire de grands panneaux solaires pourront bientôt les installer sur des lacs et des réservoirs. Deloitte Global prévoit que la capacité installée globale des panneaux photovoltaïques flottants (FPV), c'est-à-dire des panneaux solaires flottant sur l'eau plutôt qu'installés sur la terre ferme, atteindra 5,2 gigawatts crête (GWp)1 dans le monde d'ici la fin 2022, ce qui représente des dépenses de 4 à 5 milliards de dollars américains.2 Également connues sous le nom de "photovoltaïques flottants", les nouvelles installations de FPV en 2021 et 2022 devraient à elles seules ajouter une capacité totale de 2,9 GWp, soit plus qu'au cours de la période de 13 ans allant de 2008 à 2020 combinée.3 La capacité FPV mondiale cumulée pourrait atteindre 13 GWp d'ici 2025 (figure 1).
Nous prévoyons que plusieurs facteurs favoriseront la poursuite de la croissance du FPV dans les différentes régions après une longue période de stagnation.4 En Asie/Pacifique, plusieurs gouvernements ont fixé des objectifs ambitieux en matière d'énergies renouvelables (ER), et l'énergie solaire fait généralement partie des plans de ces pays pour atteindre ces objectifs. Cependant, les besoins concurrents de secteurs tels que l'agriculture et l'immobilier pour des terres rares font grimper les coûts d'acquisition des terrains.5 La forte densité de population limite également la disponibilité des terres, ce qui rend le PV terrestre commercialement difficile. Dans ces circonstances, le FPV apparaîtra probablement comme une alternative réalisable pour les pays d'Asie/Pacifique disposant de plans d'eau appropriés. En outre, les pénuries d'électricité dans un certain nombre de pays en développement de la région, associées à leur forte croissance économique prévue, vont probablement faire grimper la demande d'énergie.6 En effet, l'Asie/Pacifique représentait plus de 90 % de la capacité FPV installée dans le monde en 2020, et elle est actuellement en tête de l'adoption du FPV, la majorité des nouvelles capacités FPV dans les 3 à 5 prochaines années devant se trouver dans cette région (figure 2).
L'Afrique pourrait être un autre marché mûr pour le FPV. Le continent est confronté à un approvisionnement en électricité peu fiable et à la sécheresse dans plusieurs pays. De plus, les réservoirs sont confrontés à des problèmes d'évaporation dus à une forte exposition au soleil, ce que les panneaux solaires flottants permettraient de combattre. Une étude scientifique a révélé que le fait de couvrir ne serait-ce que 1 % des réservoirs des barrages hydroélectriques d'Afrique avec des FPV pourrait doubler la capacité de production d'énergie hydroélectrique du continent et la porter à 58 GWp.7
Le FPV pourrait également gagner du terrain en Europe, où des politiques favorables aux ER, comme Fit for 558 - l'engagement de l'UE à réduire les émissions de 55 % d'ici 2030 - pourraient accélérer l'adoption de nouvelles technologies ER comme le FPV. Les accords de décarbonisation potentiels découlant de la conférence sur le changement climatique COP26 de novembre 2021 pourraient également susciter un intérêt accru. Les pays d'Europe de l'Ouest, où le taux de pénétration des énergies renouvelables est élevé, considèrent actuellement le FPV comme un complément aux installations d'énergies renouvelables existantes, mais certains des premiers projets pilotes européens laissent entrevoir un intérêt croissant. Par exemple, le Portugal, les Pays-Bas, la France et la Norvège envisagent de déployer des FPV sur les réservoirs des barrages hydroélectriques et le long des côtes en haute mer. Des projets pilotes sont également en cours en mer du Nord et en mer Adriatique pour évaluer la faisabilité de l'utilisation des FPV en complément des parcs éoliens offshore.9
Dans plusieurs régions du monde, le soutien gouvernemental aux FPV comprend des appels d'offres/enchères exclusifs et des tarifs de rachat pour encourager la construction de nouvelles capacités. Cependant, même avec ces incitations, l'adoption du FPV sera probablement plus lente dans certaines régions. Aux États-Unis, par exemple, l'abondance relative de terrains continue de favoriser les projets solaires photovoltaïques au sol, bien que les FPV aient commencé à attirer l'attention (par exemple, Fort Bragg a annoncé un projet FPV de 1,1 MWp à la fin de 2020).10
Les FPV offrent aux développeurs de projets d'énergie renouvelable des avantages opérationnels et environnementaux distincts qui, combinés, les rendent commercialement viables. D'une part, les FPV offrent une gamme d'options de déploiement par rapport aux systèmes solaires terrestres traditionnels. Les panneaux flottants peuvent être installés sur des lacs, des bassins, des stations de traitement de l'eau, des réservoirs d'eau potable, des barrages-réservoirs, des estuaires à marée, ou même à proximité du littoral le long d'une côte.11 Des projets pilotes ont montré qu'ils peuvent également être déployés sur des fermes piscicoles, sans impact sur le bien-être des poissons.12
Les promoteurs et les exploitants d'hydroélectricité pourraient également tirer un grand profit des FPV. Plusieurs pays d'Asie/Pacifique et d'Europe prévoient d'installer des systèmes FPV de plus de 100 MWp sur des barrages hydroélectriques afin d'améliorer la production d'énergie hydroélectrique en réduisant les pertes d'eau dues à l'évaporation.13 L'installation de FPV sur le réservoir d'un barrage demande moins d'efforts que la mise en œuvre de systèmes photovoltaïques terrestres, car la centrale hydroélectrique est déjà connectée au réseau et la sous-station et l'infrastructure sont également disponibles. Un système hybride d'énergie hydroélectrique et solaire peut également permettre de mieux gérer la production globale d'énergie au fil des saisons.14 Certaines centrales hydroélectriques envisagent d'exploiter les FPV pour répondre aux pics de demande, en utilisant par exemple l'hydroélectricité par pompage pour stocker la production solaire excédentaire. 15
Les FPV pourraient également être une option pour les utilisateurs résidentiels et à petite échelle dont les besoins énergétiques sont de l'ordre de 5 à 20 kilowatts crête, à condition qu'ils soient situés près d'un plan d'eau. Même si les panneaux solaires sur les toits sont beaucoup plus faciles à installer, puisqu'il suffit de poser un panneau sur le toit, les panneaux flottants permettent de surmonter les limites imposées par l'angle du toit, qui peut affecter le captage et le rendement de l'énergie.16De plus, les FPV installés sur un lac ou un réservoir à proximité pourraient générer suffisamment d'énergie pour alimenter les unités résidentielles et commerciales à petite échelle, à plus grande échelle et avec plus de facilité que l'installation de panneaux sur chaque bâtiment.
Bien entendu, les FPV présentent également des risques et des incertitudes. Peu de techniciens sont susceptibles de connaître les procédures d'exploitation et de maintenance des FPV, ce qui rend leur entretien difficile ; l'impact environnemental à long terme est inconnu ; les défis liés aux conditions météorologiques pour les panneaux flottants sont préoccupants (par exemple, les vents forts en Europe du Nord) ; et les réglementations et les autorisations pour les projets FPV sont souvent complexes à gérer.
Pour que le marché des FPV devienne autonome à long terme, les producteurs et les opérateurs de FPV devront probablement connaître une augmentation globale de la demande. Les accords d'achat d'électricité (AAE), qui verrouillent la capacité par le biais d'accords pluriannuels, restent essentiels pour garantir le financement et générer des flux de revenus. Comme c'est le cas pour les systèmes photovoltaïques terrestres, les acheteurs de projets FPV seront probablement exposés à des risques tels que les fluctuations météorologiques et les implications financières et financières des contrats d'achat d'électricité pluriannuels.
En raison de ces facteurs, et du fait que la technologie FPV est encore naissante, les producteurs d'énergie peuvent considérer les projets FPV comme plus risqués que la mise en œuvre de technologies ER plus établies et conventionnelles. Néanmoins, les avantages opérationnels, environnementaux et technologiques d'un projet FPV particulier pourraient encore l'emporter sur les risques pour rendre le projet attrayant pour les financiers et les banques qui le financeraient.
Les acteurs de l'écosystème énergétique - producteurs et exploitants d'énergie solaire et hydroélectrique, développeurs de systèmes photovoltaïques, entreprises, consommateurs résidentiels, sociétés d'énergie propre et fournisseurs de solutions technologiques - ont tous la possibilité d'exploiter la valeur émergente des FPV en fonction du rôle de chaque acteur dans la chaîne de valeur.
Les entreprises technologiques pourraient aider les organisations à planifier, développer et déployer l'infrastructure de base pour les FPV, à entretenir l'infrastructure une fois qu'elle est déployée, et à mesurer et surveiller ses performances. Les entreprises de semi-conducteurs pourraient concevoir et développer des équipements de fabrication de base et des chipsets pour les panneaux solaires. Les fournisseurs de logiciels pourraient aider les entreprises et les gouvernements à utiliser des tableaux de bord basés sur l'IA qui leur permettent de concevoir, de planifier, d'examiner et de modifier de manière dynamique leurs objectifs d'efficacité énergétique et leurs objectifs pour les sources d'ER, y compris les FPV ; ils pourraient également développer des produits qui surveillent la météo et fournissent une connaissance de la situation lors de la gestion des panneaux FPV. Les fournisseurs d'analyses pourraient s'associer aux utilisateurs finaux d'énergies renouvelables pour leur offrir des informations sur le lieu et la manière dont les panneaux peuvent être déployés, et ils pourraient aider les opérateurs de FPV à évaluer les opérations du réseau et à découvrir rapidement les problèmes du système.
Outre ces opportunités de revenus potentiels, les FPV pourraient faire partie de l'ensemble des investissements dans les énergies propres que les entreprises peuvent contracter sous la forme d'AAE. Un cas d'utilisation émergent est celui des centres de données et des fournisseurs de services en nuage qui pourraient utiliser les FPV pour fournir l'énergie nécessaire à leurs activités. Certains pays d'Asie du Sud-Est expérimentent déjà des centres de données submersibles qui utilisent l'eau environnante comme agent de refroidissement. Les FPV pourraient être installés au-dessus ou à côté de ces centres de données comme source d'énergie principale ou de secours.
Avec les progrès de la technologie, l'intérêt commercial et l'adoption croissante, le FPV est prêt à prendre pied dans l'espace des énergies renouvelables. Le jour où les panneaux solaires flottants joueront un rôle de premier plan aux côtés des autres sources d'énergie renouvelables pour alimenter un monde plus propre est peut-être proche.
Les FPV pourraient également être une option pour les utilisateurs résidentiels et les petits utilisateurs ayant des besoins énergétiques de l'ordre de 5 à 20 kilowatts crête, à condition qu'ils soient situés près d'un plan d'eau. Même si les panneaux solaires sur les toits sont beaucoup plus faciles à installer, puisqu'il suffit de poser un panneau sur le toit, les panneaux flottants permettent de surmonter les limites imposées par l'angle du toit, qui peut affecter la capture et le rendement de l'énergie.16 De plus, les FPV installés sur un lac ou un réservoir à proximité pourraient générer suffisamment d'énergie pour alimenter les unités résidentielles et commerciales à plus grande échelle, et avec plus de facilité que l'installation de panneaux sur chaque bâtiment.
Bien entendu, les FPV présentent également des risques et des incertitudes. Peu de techniciens sont susceptibles de connaître les procédures d'exploitation et de maintenance des FPV, ce qui rend leur entretien difficile ; l'impact environnemental à long terme est inconnu ; les défis liés aux conditions météorologiques pour les panneaux flottants sont préoccupants (par exemple, les vents forts en Europe du Nord) ; et les réglementations et les autorisations pour les projets FPV sont souvent complexes à gérer.
Pour que le marché des FPV devienne autonome à long terme, les producteurs et les opérateurs de FPV devront probablement connaître une augmentation globale de la demande. Les accords d'achat d'électricité (AAE), qui verrouillent la capacité par le biais d'accords pluriannuels, restent essentiels pour garantir le financement et générer des flux de revenus. Comme c'est le cas pour les systèmes photovoltaïques terrestres, les acheteurs de projets FPV seront probablement exposés à des risques tels que les fluctuations météorologiques et les implications financières et financières des contrats d'achat d'électricité pluriannuels.17
En raison de ces facteurs, et du fait que la technologie FPV est encore naissante, les producteurs d'énergie peuvent considérer les projets FPV comme plus risqués que la mise en œuvre de technologies ER plus établies et conventionnelles. Néanmoins, les avantages opérationnels, environnementaux et technologiques d'un projet FPV particulier pourraient encore l'emporter sur les risques pour rendre le projet attrayant pour les financiers et les banques qui le financeraient.
Les auteurs tiennent à remercier les personnes suivantes pour leur contribution à ce chapitre : Florian Klein, Will Rayward-Smith, Negina Rood, Suzanna Sanborn, Kyra Schwarz, Varunendra Pratap Singh, Duncan Stewart, et Shreyas Waikar.
Image de couverture par : Jaime Austin
