Fabriquer des panneaux photovoltaïques consomme de moins en moins d’énergie

25 juin 2019

La « dette énergétique » mesure la quantité d’énergie nécessaire à la fabrication d’un objet (appelée « énergie grise »). La majorité des objets ne remboursent jamais cette dette énergétique (une chaise, une voiture ou un ordinateur par exemple). Par contre, les installations de production d’énergie ont la capacité de rembourser cette dette énergétique. Depuis l’essor des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque, …), les scientifiques mesurent le temps nécessaire à ces installations renouvelables pour produire (rembourser) la quantité d’énergie qu’il a fallu pour les fabriquer. Pour le photovoltaïque, le temps de retour énergétique (« energy payback time » ou EPB en anglais) se mesure en temps (année) en divisant la quantité d’énergie consommée pour la fabrication d’un panneau par la quantité d’électricité qu’il produit en une année : Il est évident qu’un système photovoltaïque qui, durant sa vie, ne produirait pas assez d’énergie pour compenser l’énergie nécessaire à sa fabrication ET nécessaire à notre consommation n’aurait aucun sens. Ce n’est évidemment pas le cas. Le remboursement de la dette énergétique s’avère même de plus en plus rapide. Selon un récent rapport du Fraunhofer Institut, un système photovoltaïque installé en Belgique rembourse désormais sa dette énergétique en moins de 16 mois (1,3 ans), contre 3,5 ans voici encore quelques années. En Europe du Sud, où l’ensoleillement est encore plus généreux, ce remboursement s’effectue même en 1 an dans un cas mesuré en Sicile. Et, une fois la dette remboursée, le système photovoltaïque produit une énergie propre durant au moins 25 ans, pour notre consommation. Ce qui joue également sur un bilan CO2 positif (Renouvelle abordera la question de la dette CO2 dans un prochain article). Cette accélération du remboursement de la dette énergétique photovoltaïque s’explique par deux facteurs. Moins de matière, meilleur rendement Premièrement, les chercheurs et fabricants créent … Continue reading "Fabriquer des panneaux photovoltaïques consomme de moins en moins d’énergie"

Coup de foudre pour les éoliennes

25 juin 2019

Durant un récent orage, un riverain a filmé la foudre qui s’est abattue sur le parc éolien de Senzeille, près de Cerfontaine (Belgique). Sa vidéo a été largement diffusée par les médias belges et les réseaux sociaux : En Belgique, le collectif Belgorage observe et publie d’ailleurs régulièrement des vidéos de parcs éoliens foudroyés. Ces images impressionnantes nous rappellent que les orages et la foudre nécessitent une gestion toute particulière des risques pour les techniciens éoliens. Explications. Système de protection obligatoire Les éoliennes – sur terre ou sur mer – sont, par définition, des installations saillantes dans le paysage. Elles sont donc susceptibles d’attirer la foudre, comme toutes les structures proéminentes avec « effet de pointe » (bâtiment, grue, pylône, …). Pour se conformer aux normes européennes de sécurité, les constructeurs éoliens garantissent dès lors une protection contre les risques de foudre les plus fréquents. Un câble placé au bout des pales descend ainsi le long de la tour et assure une mise à la terre. En Wallonie – comme ailleurs en Europe -, les développeurs éoliens ont ainsi l’obligation légale d’équiper les éoliennes d’un système de protection contre la foudre (voir article 15 des conditions sectorielles). Evacuation des techniciens En cas d’orage, les règles de sécurité imposent malgré tout de s’éloigner de tout point culminant, même équipé d’un paratonnerre. L’impact direct ou indirect de la foudre sur une personne peut en effet causer des blessures graves, voire son décès. Les techniciens qui assurent la maintenance des éoliennes ou des pylônes électriques, par exemples, doivent donc rapidement évacuer le site. Les parcs éoliens se situent en effet dans des espaces ouverts et isolés : plaine, zone montagneuse, haute mer, … Ces caractéristiques impliquent des temps d’évacuation des travailleurs nettement plus élevés que dans d’autres … Continue reading "Coup de foudre pour les éoliennes"

Lightyear One : l’efficience énergétique au service de la mobilité électro-solaire

25 juin 2019

La Lightyear One a bénéficié d’un grand buzz lors de sa première présentation publique, le 25 juin 2019 à Katwijk aux pays-Bas. Les informations disponibles sur le site officiel mérite en effet notre attention. Penchons-nous sur les éléments technologiques qui permettent, selon le constructeur, de « développer une voiture électrique qui se charge elle-même ». Choisir l’efficience énergétique Les principes d’efficience énergétiques pour la voiture sont connus depuis longtemps et bien décrits dans l’ouvrage de Pierre Langlois « Rouler sans pétrole » publié en 2008. On y observe qu’un véhicule thermique utilise entre 13 et 15% du carburant pour avancer, 85% étant simplement perdus dont : 66% en pertes thermiques, 10% au ralenti, 7% en résistance de l’air, 6% en transmission et 4% en accélération/freinage et 7% en éléments divers. Le passage à une motorisation électrique est le plus grand facteur de gain car on gagne 95% sur les pertes thermiques et le ralenti. Un véhicule électrique, de gabarit équivalent, consomme donc à l’usage environ 4 à 5 fois moins d’énergie pour un même trajet qu’un véhicule thermique performant. Figure : Efficience énergétique de la voiture, illustration qualitative. Source : APERe, librement inspiré de « Rouler sans pétrole » de P. Langlois, des communications techniques de Renault Zoe et Lightyear. Les promoteurs de la Lightyear One ont choisi la propulsion électrique et semblent avoir poussé à l’extrême les éléments résiduels tels l’aérodynamisme, les accessoires et la motorisation, de manière à avoir une consommation finale qui représenterait 67% de la consommation d’une Zoé (jusque 40% d’une Tesla modèle S). La Lightyear One consommerait 6,5 fois moins d’énergie qu’un véhicule thermique. N’ayant pas encore vu le véhicule en question, nous ne connaissons cependant pas son équivalent thermique. L’aérodynamisme et le poids Perfectionné durant diverses courses à l’autonomie solaire, l’aérodynamisme (drag coefficient) de … Continue reading "Lightyear One : l’efficience énergétique au service de la mobilité électro-solaire"

La centrale de Coo augmente sa capacité de stockage

14 août 2019

Créée au cours des années 1970, la centrale d’accumulation par pompage de Coo-Trois-Ponts en Wallonie fait figure de référence en matière de stockage d’électricité en Belgique. La centrale, d’une capacité installée de 1200 mégawatts (MW), est en effet capable de stocker de l’électricité à grande échelle (5000 MWh/jour) grâce au principe du pompage-turbinage. Elle est constituée de deux bassins supérieurs, situés en hauteur sur un dénivelé naturel de 250 m, et d’un bassin inférieur (photo ci-dessus et ci-dessous). Les turbines utilisent l’excès d’électricité sur le réseau afin de ramener l’eau par pompage dans les bassins supérieurs. Ainsi, l’eau est pompée et stockée durant les périodes où la production est abondante, et peut ensuite être utilisée au moment où le réseau en a besoin. Il suffit pour cela que les turbines soient mises en marche pour pallier une baisse de production ou pour faire face à une plus grande demande. Cette flexibilité est essentielle avec le développement rapide des énergies renouvelables, dont la production est variable par définition. Adapter les bassins existants Avec la croissance des productions renouvelables injectées sur le réseau électrique belge, le besoin de stockage est donc de plus en plus essentiel pour assurer l’approvisionnement en électricité. Depuis plusieurs années, le groupe Engie – qui gère la centrale de Coo – envisageait une augmentation de la capacité de stockage sur ce site. Parmi les aménagements imaginés : un projet de troisième bassin supérieur relié à deux nouvelles turbines, permettant d’augmenter de 50 % les capacités du site, passant de 1 200 MW à 1 800 MW, soit l’équivalent de la production de quatre centrales au gaz. Mais dans l’immédiat, Engie s’engage dans un projet plus modeste avec une demande de permis, introduite début juillet 2019, pour augmenter de 7,5% la … Continue reading "La centrale de Coo augmente sa capacité de stockage"

Le développement éolien consommera peu de matières premières

19 août 2019

Comme toute industrie en expansion, l’éolien pose la question des besoins en matières premières : y aura-t-il assez de matériaux sur Terre pour fabriquer des milliers d’éoliennes dans le cadre d’une transition énergétique 100% renouvelables ? Bernard Multon, chercheur au laboratoire SATIE-CNRS, a récemment analysé cette question dans cet article : Développement mondial de l’éolien et criticité des matières premières. Il s’appuie, d’une part, sur le scénario le plus ambitieux de l’IRENA (200 GW de capacités éoliennes supplémentaires chaque année jusqu’en 2050) et, d’autre part, sur l’inventaire de cycle de vie d’un parc éolien de 50 MW (25 machines Vestas de 2 MW) qui permet de connaître les quantités de matériaux nécessaires pour la construction d’un parc éolien de référence (figure ci-dessous).   Fig. : Bilan des matériaux d’un parc éolien de 50 MW constitué de 25 machines Vestas V110/2MW – Source : étude IRENA. Selon ce chercheur, « les besoins annuels de matériaux (hors considérations de leur indispensable recyclage) peuvent ainsi être estimés pour un rythme annuel de 50 GW (l’actuel) et de 200 GW (possible futur) et être mis en parallèle avec la consommation annuelle mondiale (2018) tous usages confondus, face aux réserves et ressources mondiales (voir tableau ci-dessous). Les réserves et ressources concernant le béton et la fibre de verre sont absentes car elles ne sont pas quantifiées dans la littérature. » Selon Bernard Multon, « cette analyse met en lumière que les besoins en matériaux restent, relativement aux autres usages, très faibles, de l’ordre du pourcent, y compris dans le cadre d’une transition énergétique intensive, et moins encore en ce qui concerne le béton. A titre de comparaison, la production automobile absorbe 12% de l’acier mondial ! Seuls les matériaux composites (fibre de verre, notamment) représenteraient une part plus significative, mais l’évaluation de … Continue reading "Le développement éolien consommera peu de matières premières"

Eoliennes : des ultrasons pour mieux protéger les chauves-souris

9 septembre 2019

Pour les chauves-souris, les éoliennes représentent un super garde-manger. En effet, les éléments électriques et mécaniques de la machine dégagent de la chaleur, ce qui attire les insectes et donc les chiroptères qui en sont friands ! Or se déplacer à proximité des pales peut s’avérer mortel, vu la vitesse de rotation (300 km/h !) et le changement de pression induit. Afin de limiter la mortalité et protéger les chauves-souris, les éoliennes de Wallonie situées dans des zones à risque, sont automatiquement mises à l’arrêt, de manière préventive, lorsque les conditions météorologiques sont propices à l’arrivée de ces volatils nocturnes. De manière générale, les chiroptères se déplacent d’avril à octobre, au crépuscule et tôt matin, par temps sec et absence ou vent modéré. Dans ces périodes et conditions météorologiques, le développeur éolien peut soit suivre un protocole standardisé avec une perte de production d’électricité d’environ 2,5% par an, soit s’équiper d’un module Chirotech plus précis qui limitera la perte de production à 1% par an (lire notre article Les éoliennes s’adaptent aux oiseaux et chauves-souris). Ces interventions permettent, dans les deux cas, d’éviter 95 % des contacts avec les chauves-souris. Cette norme reste cependant imparfaite car, sur le terrain, les observateurs constatent que les éoliennes sont parfois mises à l’arrêt en l’absence de chiroptère ou, au contraire, tournent toujours alors que ceux-ci s’approchent dangereusement. En effet, le comportement saisonnier ainsi que la sensibilité à la vitesse du vent et à la température sont variables d’une espèce à l’autre et parfois d’une localisation à l’autre. Ce qui explique les 5 % de contacts résiduels, souvent fatals.   Les ultrasons, testés et approuvés aux Etats-Unis   Copyright : NRG Systems   Le secteur éolien continue dès lors à investir dans la recherche et le développement … Continue reading "Eoliennes : des ultrasons pour mieux protéger les chauves-souris"

Fin de la compensation ? Maximisons l’autonomie solaire !

12 septembre 2019

La compensation est l’un des incitants historiques mis en place dans les 3 Régions de Belgique – et dans d’autres Etats européens – pour encourager les ménages à s’équiper en photovoltaïque. On l’appelle plus simplement « le compteur qui tourne à l’envers », car il peut effectivement tourner à l’envers quand les panneaux photovoltaïques injectent de l’électricité dans le réseau. Chaque année, on applique un bilan comptable : sur la facture de consommation d’électricité, on déduit l’électricité solaire qui a été injectée sur le réseau, ce qui allège la facture du prosumer – tant pour « l’achat de l’énergie » que pour « les coûts d’utilisation du réseau ». Après plus de 10 années d’expérience, le contexte belge et européen a évolué et les 3 Régions ont décidé ou annoncé la suppression de ce principe.   Pourquoi supprimer ce mécanisme ?   Annoncée depuis plusieurs années, la suppression du mécanisme de compensation est aujourd’hui rendue obligatoire par la directive européenne « Electricity market design », adoptée en juin 2019, et qui incite les Etats membres à adopter d’ici fin 2023 des modalités de sortie progressive (« phasing out »). Par ailleurs, le mécanisme de compensation a été jugé discriminatoire vis-à-vis des consommateurs « classiques » (non équipés en panneaux photovoltaïques). En effet, avec ce principe, les prosumers ne contribuent aux frais du réseau qu’en raison de la quantité nette d’énergie prélevée – le solde après le bilan annuel de la compensation – alors que, dans la réalité, ils ont prélevé des quantités brutes plus élevées tout au long de l’année. Il s’agit donc de faire contribuer de manière équitable tous les consommateurs, avec ou sans panneaux solaires, aux couts du réseau, selon leurs prélèvements réels. En juste retour des choses, les prosumers ont le droit de contribuer aux frais … Continue reading "Fin de la compensation ? Maximisons l’autonomie solaire !"

Performance photovoltaïque : faut-il remplacer une installation après 10 ans ?

30 septembre 2019

Plusieurs lecteurs ont investi dans une installation photovoltaïque voici plus de 10 ans et nous interrogent : « Vu l’évolution de la technologie et des rendements, ne devrais-je pas la remplacer par une installation plus performante ? » Voici la réponse de l’APERe, association d’expertise dans les technologies d’énergie renouvelables. L’industrie continue en effet à mettre sur le marché des cellules photovoltaïques qui offrent des rendements de production d’électricité de plus en plus élevés. Sur une période de 13 ans, la technologie silicium polycristalline est ainsi passée de 20 à 22% de rendement (+2%), tandis que la technologie silicium monocristalline est passée de 24,7 à 26,1% (+1,4%) (voir ce graphique de NREL). Ces deux technologies, qui représentent la très grande majorité des systèmes installés en Belgique et dans le monde, s’approchent ainsi lentement de leur rendement maximal théorique.   Inutile de ré-investir   Cependant, cette progression des rendements reste limitée et ne justifie pas le remplacement d’une installation plus ancienne. En effet, votre installation est désormais amortie et produira une électricité solaire gratuite pendant encore au moins 15 ans. Si vous investissez dans une nouvelle installation aujourd’hui, il vous faudra à nouveau amortir votre investissement, ce qui signifie que votre électricité solaire vous coûtera à nouveau de l’argent le temps de l’amortissement (de l’ordre de 7 €c/kWh). Même si le rendement solaire serait meilleur, votre électricité vous coûterait. L’opération serait financièrement intéressante uniquement dans le cas où vous revendez votre ancienne installation au prix de vos nouveaux panneaux. Or cela s’avère hautement improbable : qui vous achèterait une installation d’occasion si, pour le même prix, il peut s’en offrir une neuve ? D’autant plus qu’il n’existe pas en Belgique de marché d’occasions photovoltaïques pour les particuliers. En résumé : votre installation étant amortie, mieux vaut profiter le … Continue reading "Performance photovoltaïque : faut-il remplacer une installation après 10 ans ?"

Photovoltaïque : deux innovations qui pourraient tout changer

11 octobre 2019

On l’oublie parfois mais le secteur photovoltaïque recouvre de nombreuses technologies différentes, en laboratoire, émergentes ou déjà commercialisées, qui offrent des performances très différentes. Au niveau mondial, ce sont les technologies silicium mono et poly-cristallines qui ont pu être rapidement commercialisée, voici plus de 15 ans, et qui représentent aujourd’hui la très grande majorité des systèmes installés en Belgique et dans le monde. L’industrie continue à améliorer leur rendement de conversion de l’énergie solaire. Sur une période de 13 ans, le polycristallin est ainsi passée de 20 à 22% de rendement maximum (+2%), tandis que le monocristallin est passée de 24,7 à 26,1% (+1,4%). Ces deux technologies atteignent néanmoins peu à peu leur rendement théorique maximal (~= 30%). Les chercheurs européens et internationaux continuent de travailler, depuis plusieurs années, sur une vingtaine de technologies photovoltaïques différentes et réalisent, en laboratoire, de nouveaux records de rendement, comme le montre le tableau ci-dessous – certes indigeste mais qui sert de référence au niveau international (cliquer sur l’image pour l’agrandir): Records en laboratoire d’efficacité de cellules photovoltaïques selon les technologies. Source : NREL.   Parmi ces technologies, plusieurs pistes ont été abandonnées et des records réalisés en laboratoire n’ont jamais pu atteindre la maturité industrielle. A ce stade, deux innovations se dégagent clairement avec des perspectives de rendements nettement supérieurs et une possible commercialisation d’ici 10 ans. Les retours scientifiques, notamment dans le cadre de la conférence EU PVSEC, montrent en effet des avancées dans deux domaines : l’hétérojonction et les cellules tandems. Les explications qui vont suivre sont tirées du Journal du Photovoltaïque (édition de juillet-août-septembre 2019 et du hors-série spécial EU PVSEC de septembre 2019). Nous vous invitons d’ailleurs vivement à vous y abonner pour un suivi approfondi du secteur photovoltaïque.   … Continue reading "Photovoltaïque : deux innovations qui pourraient tout changer"

Eolien : une brochure pour répondre aux rumeurs

15 novembre 2019

Le développement d’un projet éolien suscite des questions bien légitimes chez les riverains : Les éoliennes font-elles du bruit ? Ont-elles un impact sur la santé ? Sont-elles dangereuses pour les oiseaux et chauve-souris ? La valeur d’un terrain ou d’une maison proche va-t-elle diminuer ? Sont-elles efficaces et réellement propres ? … Les coopératives citoyennes qui co-développent des parcs éoliens en Wallonie constatent un retour de rumeurs (bouche-à-oreille, tracts, …) qui viennent polluer les réunions d’information avec les riverains. Rescoop Wallonie, fédération des coopératives citoyennes d’énergies renouvelables, a dès lors demandé à l’APERe, association d’expertise en matière d’énergies renouvelables, de mettre à jour la brochure Eolien : rumeurs & réalités. Cette publication donne des réponses, étayées par des références scientifiques récentes, afin d’informer objectivement les citoyens. Vous pouvez la télécharger en version numérique ou commander une version imprimée par courriel à info@apere.org en précisant votre adresse postale et le nombre d’exemplaires souhaités (dans les limites du stock disponible). N’hésitez pas à la diffuser largement. Bonne lecture !