Dans cet article nous mettrons en avant les avantages d’une technologie encore peu connue, le photovoltaïque flottant. Nous présenterons les centrales solaires flottantes ainsi que la perspective de croissance du solaire flottant dans les années à venir.
En 2023, la centrale solaire flottante de Perthes (Haute-Marne) sera mise en service sur les lacs artificiels d’une ancienne carrière. Sa particularité ? C’est la plus grande centrale solaire flottante de France, avec une superficie d’environ 80 hectares de panneaux solaires, soit l'équivalent de près de 110 terrains de football. Elle produira environ 70 GWh chaque année, ce qui permettrait de couvrir la consommation électrique annuelle de 26 000 ménages et d’éviter l'émission de « 16 000 tonnes de CO2 chaque année»(1).
Le solaire flottant : une technologie photovoltaïque revisitée
Une centrale solaire flottante est une structure armée de panneaux photovoltaïques, flottant sur un plan d’eau. L’énergie des rayons du soleil est captée par les cellules photovoltaïques, permettant de créer de l’électricité grâce à l’énergie des photons, qui, en percutant les semi-conducteurs, mettent en mouvement un flux d’électrons.
La structure (Cf. figure 1) d’une centrale solaire flottante est constituée de blocs appelés « corps morts » qui sont déposés sur le fond de l’étendue d’eau. Ces derniers permettent de maintenir la structure grâce à des attaches. Un câble immergé fait ensuite la liaison entre les panneaux et un convertisseur qui permet de relier l’électricité au réseau de distribution.
Figure 1 : Schéma de la structure d'une centrale solaire flottante (https://www.solaireflottant-lestoules.ch/la-situation)
Des installations aux nombreux avantages
Selon de nombreuses études scientifique (Cf. sources bas de page), ces installations permettent de valoriser des espaces non-utilisés, tout en limitant les conflits d’usage liés à l’utilisation des sols. De plus, l’installation des panneaux sur un plan d’eau permet de limiter l’évaporation et de contrôler la qualité de l’eau, en limitant la prolifération des algues. Pour finir, ces aménagements flottants nécessitent peu de fondation, ce qui rend leur construction potentiellement réversible et plus respectueuse de l’environnement.
En plus des avantages environnementaux non-négligeables, les panneaux solaires flottants bénéficient du refroidissement naturel de l’eau (sans contact direct des panneaux) et d’une exposition idéale (non ombragée), ce qui améliore la performance des panneaux. SERIS (Solar Energie Research Institute of Singapour) annonce un rendement 5 à 10% (3) supérieur au rendement du photovoltaïque au sol.
Ces centrales peuvent également être couplées avec d'autres infrastructures de production d’énergie. Par exemple, l’installation d’une centrale solaire sur un barrage hydro-électrique permet de mutualiser les infrastructures, comme exposé sur la figure 4.
Figure 4 : Centrale hydro-solaire (Source : hydroreview (4))
Un projet emblématique de ce type de construction, « Nam Theun 2 Floating Solar PV Park », est en cours de réalisation au Laos, où EDF est acteur de la transformation du barrage existant en centrale hydro-solaire.
Figure 5 : Barrage de Nam Theun 2 - EDF (Source : PV Magazine (5))
Cette solution hybride permet de compenser la production variable des deux technologies. Le solaire flottant et l’hydroélectricité deviennent complémentaires : le panneau solaire répond au pic de demande de jour et est complété par le barrage la nuit. En hiver, la production de la centrale solaire compense le faible rendement du barrage, limité par une pluviométrie réduite. Inversement, durant les périodes de fortes précipitations, le déficit de production lié à l’ensoleillement des panneaux est compensé par l’augmentation des réserves d’eau.
Les centrales hydro-solaires offrent également la possibilité de mutualiser le système de distribution d’électricité, cela limite les aménagements tout en réduisant les coûts d’installation. D’autres avantages peuvent être cités comme les possibilités de stockage grâce au pompage hydraulique ou encore la réduction de l’évaporation de l’eau, ce qui améliore la production du barrage.
Mais certains défis restent encore à relever...
Aujourd’hui, l’installation de panneaux PV flottant est, sans aucun doute, pertinente au niveau des lacs artificiels, des carrières désaffectées ou encore de réservoirs. Cependant, son installation reste limitée à cause de nombreux facteurs. En effet, les panneaux flottants sont soumis à de forte contraintes dues au vent et à la variation de hauteur d’eau. La sécurité électrique et la fiabilité à long terme (corrosion) sont également des facteurs qui complexifient l’installation de ces infrastructures. De ce fait, le déploiement off-shore du photovoltaïque flottant fait face à de nombreux défis liés aux courants de marée, à la vie marine plus riche, aux vents fort, aux vagues ou encore à l’eau plus salée.
D’ailleurs, combien ça coûte ?
Les prix déclarés pour les systèmes photovoltaïques varient considérablement et dépendent de divers facteurs, le PV flottant nécessiterait des développements supplémentaires pour identifier les prix réels. Par ailleurs, selon une étude menée par SERIS, il n'y a pas de différence significative dans le LCOE* des systèmes au sol à inclinaison fixe et des installations flottantes. Les coûts d'investissement initiaux plus élevés des systèmes flottants sont en grande partie compensés par leur rendement énergétique plus élevé. Par ailleurs, d'autres considérations peuvent favoriser le PV flottant, comme les coûts liés à l'utilisation de terres agricoles. Les coûts du solaire photovoltaïque flottant se rapprochent de ceux des systèmes au sol et pourraient converger avec le temps, pour aboutir à un LCOE égal ou inférieur.
* Levelized Cost of Energy, signifiant « coût actualisé de l’énergie » : Il correspond au prix complet d’une énergie sur la durée de vie de l’équipement qui la produit.
Auteurs :
Ludivine Teyssandier, Consultante
Teresa Resta, Manager
