{"id":3648,"date":"2019-01-21T09:55:50","date_gmt":"2019-01-21T09:55:50","guid":{"rendered":""},"modified":"2021-03-09T08:23:36","modified_gmt":"2021-03-09T07:23:36","slug":"ensoleillement-record-en-belgique-en-2018-combien-produiront-les-panneaux-solaires","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.renouvelle.be\/fr\/ensoleillement-record-en-belgique-en-2018-combien-produiront-les-panneaux-solaires\/","title":{"rendered":"Ensoleillement record en Belgique en 2018\u202f: Combien produiront les panneaux solaires demain ?"},"content":{"rendered":"
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L\u2019irradiation solaire a battu de nouveaux records en Belgique en 2018. L\u2019Institut Royal de M\u00e9t\u00e9orologie (IRM), qui mesure l\u2019irradiation solaire globale dans le plan horizontal, a en effet mesur\u00e9 une valeur annuelle de 1172 kWh\/m2 \u00e0 son si\u00e8ge situ\u00e9 \u00e0 Uccle (Bruxelles). Il s\u2019agit de la valeur la plus \u00e9lev\u00e9e mesur\u00e9e par l\u2019IRM depuis le d\u00e9but des mesures dans les ann\u00e9es 1950 (voir Figure 1).  <\/p>\n<\/div>\n

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Ce nouveau record ne fait que confirmer les tendances \u00e0 la hausse depuis le d\u00e9but des ann\u00e9es 1980, soit presque 4 d\u00e9cennies. Pour chaque d\u00e9cennie, une augmentation de plus de 40 kWh\/m2 a en effet \u00e9t\u00e9 observ\u00e9e, soit environ 4%.  <\/p>\n<\/div>\n

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Le minimum historique a \u00e9t\u00e9 mesur\u00e9 en 1981, se situant peu en-dessous de 900 kWh\/m2. La valeur moyenne de l\u2019irradiation entre 1981 et 2018 vaut 997 kWh\/m2, qu\u2019on peut arrondir \u00e0 1000 pour la retenir plus facilement. Ce maximum historique de 2018 repr\u00e9sente environ 30% de plus que le minimum de 1981, et environ 18% de plus que la valeur moyenne. <\/p>\n

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Figure 1 : Irradiation solaire global horizontale annuelle mesur\u00e9e \u00e0 Uccle. Source : IRM, 2019<\/a>.<\/small><\/em><\/p>\n

Depuis 10 ans, le photovolta\u00efque belge produit plus que pr\u00e9vu<\/h2>\n

Il y a une dizaine d\u2019ann\u00e9es, la productivit\u00e9 \u00e9nerg\u00e9tique des installations photovolta\u00efques en Belgique \u00e9taient de l\u2019ordre de 850-900 kWh\/kWc<\/sub>. En 2018, pour la premi\u00e8re fois de l\u2019histoire, cette valeur aura franchi les 1000 kWh\/kWc<\/sub> pour l\u2019ensemble des installations photovolta\u00efques en Belgique (en attente des donn\u00e9es officielles \u00e0 para\u00eetre). Certaines installations du territoire ont m\u00eame franchi la barre des 1200 kWh\/kWc<\/sub>, une valeur qui \u00e9tait typique des centrales solaires \u00e0 Madrid il y a 15 ans. <\/p>\n

En cons\u00e9quence, la plupart des pr\u00e9visions de production photovolta\u00efques r\u00e9alis\u00e9es il y a 10 ans se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9es trop pessimistes. Dans les faits, les installations belges ont produit plus que pr\u00e9vu.<\/p>\n

L\u2019augmentation de l\u2019irradiation solaire (et donc de la production) n\u2019est pas sp\u00e9cifique \u00e0 Uccle, ni m\u00eame \u00e0 la Belgique. Des tendances similaires ont \u00e9t\u00e9 observ\u00e9es depuis le d\u00e9but des ann\u00e9es 1980 dans la plupart des pays d\u2019Europe et d\u2019Am\u00e9rique du Nord.<\/p>\n

Pourquoi cette augmentation de l\u2019irradiation solaire ?<\/h2>\n

C\u2019est vers le ciel qu\u2019il faut regarder pour chercher les raisons de ces tendances.  Deux causes principales en sont \u00e0 l\u2019origine : la quantit\u00e9 d\u2019a\u00e9rosols pr\u00e9sents dans l\u2019atmosph\u00e8re, et la quantit\u00e9 de nuages, qui dispersent et absorbent la radiation solaire avant qu\u2019elle n\u2019atteigne le sol. Les recherches scientifiques r\u00e9centes attribuent environ trois quarts des tendances aux a\u00e9rosols et un quart aux nuages (Wild, 2016<\/a>).<\/p>\n

La vapeur d\u2019eau est l\u2019un des principaux a\u00e9rosols pr\u00e9sents dans l\u2019atmosph\u00e8re. Certains a\u00e9rosols proviennent de la contamination de l\u2019air par l\u2019activit\u00e9 humaine, en particulier les dioxydes de soufre, les nitrates d\u2019oxyg\u00e8ne (NOx) et les suies, qui r\u00e9sultent pour la plupart de la combustion des \u00e9nergies fossiles dans les centrales \u00e9lectriques ainsi que dans les moteurs des voitures.<\/p>\n

La pollution de l\u2019air a tr\u00e8s fortement augment\u00e9 dans les pays occidentaux avant 1980, \u00e0 cause de l\u2019augmentation du parc automobile et de la combustion croissante de charbon dans les centrales thermiques. L\u2019atmosph\u00e8re s\u2019est donc charg\u00e9e en a\u00e9rosols et a \u00e9t\u00e9 de plus en plus opaque \u00e0 la lumi\u00e8re du soleil. Ceci a donn\u00e9 lieu \u00e0 un ph\u00e9nom\u00e8ne appel\u00e9 assombrissement global, ou global dimming<\/em>.<\/p>\n

Ce ph\u00e9nom\u00e8ne s\u2019observe souvent dans les grandes villes. La Figure 2 montre l\u2019atmosph\u00e8re qui recouvre une grande ville durant une journ\u00e9e caract\u00e9ris\u00e9e par un pic de pollution. On y voit une bande caract\u00e9ristique de couleur brune dans le bas de l\u2019horizon, qui est provoqu\u00e9e par la dispersion accrue de l\u2019irradiation solaire par les a\u00e9rosols, en particulier le dioxyde de soufre, les NOx \u00e9mis par les voitures, et les suies.<\/p>\n

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Figure 2 : Londres un jour de pic de pollution montrant un horizon caract\u00e9ristiquement brun.<\/small><\/em><\/p>\n

Un \u00e9claircissement global du ciel<\/h2>\n

Cette contamination a donn\u00e9 lieu \u00e0 de nombreux probl\u00e8mes de sant\u00e9 publique, et en cons\u00e9quence, les pouvoirs publics ont progressivement r\u00e9dig\u00e9 de nouvelles lois pour limiter ces \u00e9missions.<\/p>\n

La directive 80\/779\/CEE (Conseil europ\u00e9en du 15 juillet 1980) fut la premi\u00e8re directive europ\u00e9enne fixant des valeurs limites et des valeurs guides sur les concentrations de dioxyde de soufre et de particules en suspension dans l\u2019air ambiant, dans le but de prot\u00e9ger la sant\u00e9 humaine et l\u2019environnement. La quantit\u00e9 d\u2019a\u00e9rosols a diminu\u00e9, et s\u2019ensuivit alors une p\u00e9riode d\u2019\u00e9claircissement global, ou global brightening<\/em>. Comme le montre la Figure 3, la concentration de dioxyde de soufre dans l\u2019atmosph\u00e8re en Belgique a diminu\u00e9 depuis les ann\u00e9es 1970.<\/p>\n

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Figure 3 : Diminution du dioxyde de soufre dans l\u2019atmosph\u00e8re en Belgique. Source : IRCEL \u2013 CELINE, 2006.<\/small><\/em><\/p>\n

Notons que l\u2019assombrissement global se poursuit malheureusement en ce moment dans d\u2019autres r\u00e9gions du monde, en particulier les pays en voie de d\u00e9veloppement comme la Chine ou l\u2019Inde, o\u00f9 les \u00e9missions d\u2019a\u00e9rosols sont en augmentation, surtout \u00e0 cause de la croissance du parc automobile et de la production d\u2019\u00e9lectricit\u00e9 par centrales \u00e0 charbon.<\/p>\n

Irradiation solaire plus \u00e9lev\u00e9e au littoral et plus faible autour des villes<\/strong><\/p>\n

L\u2019irradiation solaire en Belgique est relativement uniforme sur tout le territoire, puisque la Belgique est un petit pays plat. Cependant des diff\u00e9rences de quelques pourcents existent entre diff\u00e9rents endroits du territoire. Certaines zones jouissent d\u2019une ressource solaire plus \u00e9lev\u00e9e, comme le littoral ou le sud de la province de Luxembourg. Ceci est visible sur la Figure 4.<\/p>\n

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Figure 4 : Irradiation solaire sur l\u2019ensemble de la Belgique. Les valeurs sont donn\u00e9es en irradiation journali\u00e8re moyenne. Source : IRM, 2018<\/a>.<\/small><\/em><\/p>\n

La Figure 5 pr\u00e9sente une superposition des cartes de l\u2019irradiation solaire en Belgique et des zones plus \u00e9clair\u00e9es pendant la nuit, qui sont souvent aussi des zones \u00e0 plus fortes \u00e9missions. On y observe que l\u2019irradiation solaire est g\u00e9n\u00e9ralement plus faible aux alentours des villes que sur le reste du territoire, ce qui est en partie d\u00fb \u00e0 la plus forte concentration d\u2019a\u00e9rosols dans l\u2019atmosph\u00e8re.<\/p>\n

L\u2019irradiation solaire annuelle mesur\u00e9e par l\u2019IRM \u00e0 Uccle est relativement repr\u00e9sentative de la R\u00e9gion de Bruxelles-Capitale et de la plupart de la Flandre. Par contre, elle est inf\u00e9rieure de quelques pourcents aux valeurs qui sont typiques en Wallonie et proche de la zone littorale.<\/p>\n

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Figure 5 : Corr\u00e9lation entre l\u2019urbanisation en Belgique et l\u2019irradiation solaire. Sources : IRM, 2019 + PlanetObserver, 2013.<\/small><\/em><\/p>\n

Combien produira le photovolta\u00efque dans les prochaines d\u00e9cennies ?<\/h2>\n

Au vu de cette tendance \u00e0 la hausse, quelle irradiation solaire et quelle production \u00e9nerg\u00e9tique peut-on esp\u00e9rer pour les prochaines d\u00e9cennies ? Combien d\u2019\u00e9nergie produira pendant sa vie une installation photovolta\u00efque install\u00e9e en 2019 ?<\/p>\n

Actuellement, tr\u00e8s peu d\u2019acteurs du secteur de l\u2019\u00e9nergie solaire poss\u00e8dent les connaissances de base n\u00e9cessaire pour comprendre cette probl\u00e9matique et encore moins y apporter une r\u00e9ponse. Chaque installateur utilise tant bien que mal l\u2019une ou l\u2019autre m\u00e9thode de simulation, souvent tr\u00e8s peu rigoureuse, pour estimer les productions des installations qu\u2019il vend. Jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent, peu nombreux sont ceux qui ont remis en cause les m\u00e9thodes utilis\u00e9es puisque les productions r\u00e9elles ont souvent d\u00e9pass\u00e9 les esp\u00e9rances. Mais qu\u2019en sera-t-il du futur ? Ces incertitudes sont n\u00e9fastes pour le d\u00e9veloppement de la fili\u00e8re photovolta\u00efque et peuvent potentiellement \u00eatre couteuses pour le pouvoir public puisque les niveaux d\u2019aides pourraient \u00eatre mal dimensionn\u00e9s. Il est donc n\u00e9cessaire d\u2019apporter une solution concr\u00e8te \u00e0 ce probl\u00e8me. Voici quelques pistes \u00e0 creuser.<\/p>\n

Quelles donn\u00e9es historiques repr\u00e9sentent le futur ?<\/h2>\n

L\u2019estimation de l\u2019irradiation solaire des prochaines d\u00e9cennies est un exercice complexe et entour\u00e9 d\u2019incertitudes. Les experts de l\u2019atmosph\u00e8re consid\u00e8rent g\u00e9n\u00e9ralement que pour obtenir des tendances significatives du climat, une p\u00e9riode d\u2019au moins 30 ans doit \u00eatre prise en compte.<\/p>\n

En cons\u00e9quence, une pratique courante dans le secteur de l\u2019\u00e9nergie solaire est de r\u00e9aliser les \u00e9tudes de potentiel solaire sur la base d\u2019un historique de donn\u00e9es remontant le plus loin possible, et id\u00e9alement couvrant les 30 derni\u00e8res ann\u00e9es. Cependant, les experts en ressource solaire arguent maintenant que cette pratique conduit \u00e0 des estimations tr\u00e8s inf\u00e9rieures \u00e0 la r\u00e9alit\u00e9, puisque l\u2019activit\u00e9 humaine provoque une \u00e9volution de l\u2019atmosph\u00e8re sur des \u00e9chelles de temps plus courtes, dont les r\u00e9sultats sont typiquement visibles \u00e0 l\u2019\u00e9chelle d\u2019une d\u00e9cennie.<\/p>\n

D\u00e9terminer sur quelle p\u00e9riode se baser pour calculer l\u2019irradiation solaire du futur est un vrai dilemme et la recherche scientifique est tr\u00e8s active pour tenter d\u2019apporter une r\u00e9ponse pr\u00e9cise.<\/p>\n

Si on consid\u00e8re trop d\u2019ann\u00e9es d\u2019historique, par exemple les 30 derni\u00e8res ann\u00e9es, alors on se base sur une p\u00e9riode de temps qui n\u2019est plus repr\u00e9sentative du pr\u00e9sent et probablement pas du futur.<\/p>\n

Si on ne se base que sur les quelques ann\u00e9es les plus r\u00e9centes, on risque de prendre trop peu d\u2019ann\u00e9es pour que la moyenne soit statistiquement repr\u00e9sentative du climat \u00e0 attendre dans les prochaines d\u00e9cennies. La variation interannuelle vaut typiquement environ 5%, et elle principalement due \u00e0 la variation de la couverture nuageuse, donc on pourrait courir le risque de consid\u00e9rer un ensemble d\u2019ann\u00e9es qui par chance ont \u00e9t\u00e9 caract\u00e9ris\u00e9 par moins de nuages mais qui ne repr\u00e9sente pas la tendance sur le long terme.<\/p>\n

Des m\u00e9thodes statistiques sont actuellement en d\u00e9veloppement pour d\u00e9terminer pour chaque endroit quelle est la p\u00e9riode de temps la plus repr\u00e9sentative du climat des prochaines d\u00e9cennies. En pratique, l\u2019optimum pour la Belgique est souvent de prendre une plage de temps englobant les 10 \u00e0 20 derni\u00e8res ann\u00e9es. En appliquant cette proc\u00e9dure, on obtient une valeur d\u2019irradiation pour Uccle qui vaut environ 1050 kWh\/m2<\/sup>, ce qui est repr\u00e9sentatif de la R\u00e9gion de Bruxelles-Capitale et de la plupart de la Flandre, et quelques pourcents de plus pour certaines autres r\u00e9gions de la Belgique, notamment le littoral et la plupart de la Wallonie. La fourchette 1050-1100 kWh\/m2<\/sup> englobe la plupart des points en Belgique.<\/p>\n

L\u2019orientation de l\u2019installation joue-t-elle sur l\u2019irradiation re\u00e7ue ?<\/h2>\n

En Belgique, une installation photovolta\u00efque maximise sa production \u00e9nerg\u00e9tique annuelle lorsqu\u2019elle est orient\u00e9e face au sud et que son inclinaison est entre 35\u00ba et 40\u00ba. Ces inclinaisons sont tr\u00e8s pratiques puisqu\u2019elles correspondent en g\u00e9n\u00e9ral \u00e0 l\u2019inclinaison des toits.<\/p>\n

Dans cette configuration optimale, une installation photovolta\u00efque re\u00e7oit environ 15% de plus d\u2019irradiation solaire annuelle que dans le plan horizontal (PVGIS, 2019<\/a>). Pour Bruxelles, l\u2019irradiation attendue pour une installation est donc de 1050 x 1.15, soit environ 1200 kWh\/m2<\/sup>. La plupart des installations en Belgique sont orient\u00e9es entre le sud-est et le sud-ouest, avec une inclinaison entre 20\u00ba et 50\u00ba. Pour les cas les plus d\u00e9favorables de ces configurations, l\u2019irradiation solaire re\u00e7ue vaut quand m\u00eame 90% ou plus par rapport \u00e0 l\u2019optimum, donc la perte n\u2019est pas tr\u00e8s grande et la marge de man\u0153uvre pour les installations est assez importante, comme le montre la Figure 6.<\/p>\n

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Figure 6 : Irradiation solaire relative re\u00e7ue par une surface inclin\u00e9e par rapport \u00e0 l\u2019optimum, ainsi que la fraction des installations belges install\u00e9e dans cette configuration. Source : Leloux, 2012.<\/a><\/small><\/em><\/p>\n

Pour l\u2019ensemble des installations photovolta\u00efques en Belgique, on peut consid\u00e9rer qu\u2019elles re\u00e7oivent en moyenne environ 5% de moins que l\u2019irradiation sur le plan optimal, donc environ 1140 kWh\/m2<\/sup>, comme l\u2019illustre la Figure 7.<\/p>\n

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Figure 7 : Pertes de production \u00e9nerg\u00e9tique d\u2019une installation photovolta\u00efque en Belgique en fonction de son orientation (%). Source : Leloux, 2012<\/a>.<\/small><\/em><\/p>\n

La performance de l\u2019installation photovolta\u00efque joue-t-elle ?<\/h2>\n

Pour d\u00e9terminer combien d\u2019\u00e9nergie une installation photovolta\u00efque peut produire en fonction de l\u2019irradiation solaire qu\u2019elle re\u00e7oit, il faut en conna\u00eetre sa performance globale, g\u00e9n\u00e9ralement mesur\u00e9e \u00e0 travers son ratio de performance, ou Performance Ratio (PR), qui d\u00e9termine les pertes \u00e9nerg\u00e9tiques du syst\u00e8me photovolta\u00efque par rapport \u00e0 un fonctionnement dans des conditions standard d\u2019op\u00e9ration, ou Standard Operating Condition (STC). Ce PR est tel que la production \u00e9nerg\u00e9tique d\u2019une installation vaut l\u2019irradiation qu\u2019elle re\u00e7oit multipli\u00e9e par sa puissance cr\u00eate et par ce PR :<\/p>\n

Energie produite (kWh) = puissance cr\u00eate (kWc) x Irradiation solaire (kWh\/m2<\/sup>) x PR (%).<\/p>\n

Donc par exemple, une installation d\u2019une puissance cr\u00eate de 1 kWc qui re\u00e7oit 1000 kWh\/m2<\/sup> et dont le PR vaut 80%, produit 800 kWh.<\/p>\n

Une \u00e9tude effectu\u00e9e sur un millier de syst\u00e8mes photovolta\u00efques en Belgique en 2012 (Leloux, 2012<\/a>) avait estim\u00e9 que le PR typique d\u2019une installation en Belgique \u00e9tait de 80%, ce qui est repr\u00e9sentatif du parc photovolta\u00efque actuellement install\u00e9. Cette \u00e9tude avait \u00e9galement observ\u00e9 que les meilleures installations b\u00e9n\u00e9ficiaient d\u2019un PR d\u2019environ 90%, et qu\u2019une partie importante des installations souffraient de probl\u00e8mes de performance importants qui pouvaient faire chuter leur PR jusqu\u2019\u00e0 des valeurs d\u2019environ 50%. La Figure 8 montre un histogramme de tous les PR observ\u00e9s.<\/p>\n

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Figure 8 : Histogramme des Performance Ratio observ\u00e9s sur 1000 installations PV en Belgique. Source : Leloux, 2012<\/a>.<\/small><\/em><\/p>\n

Les performances des installations photovolta\u00efques se sont fortement am\u00e9lior\u00e9es au fil du temps gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019\u00e9volution de la technologie des modules et des autres composants du syst\u00e8mes, ainsi que l\u2019am\u00e9lioration des bonnes pratiques d\u2019installation. Une \u00e9tude allemande, dont les r\u00e9sultats sont montr\u00e9s sur la Figure 9, a conclu que le PR typique il a y quelques ann\u00e9es \u00e9tait de 85% (Reich, 2012), probablement gr\u00e2ce \u00e0 de meilleurs techniques d\u2019installation qu\u2019en Belgique, puisque le march\u00e9 y \u00e9tait plus mature \u00e0 l\u2019\u00e9poque. L\u2019\u00e9tude avait \u00e9galement conclu que des PR de l\u2019ordre de 90% sont un objectif ambitieux mais r\u00e9aliste. Les PR des syst\u00e8mes photovolta\u00efques install\u00e9s en Belgique en 2019 auront probablement un PR typique aux alentours de 85%, et des am\u00e9liorations de quelques pourcents sont m\u00eame encore attendues au fil des prochaines ann\u00e9es.<\/p>\n

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Figure 9 : Am\u00e9liorations du Performance Ratio des installations PV en Allemagne. Source : Reich, 2012<\/a>.<\/small><\/em><\/p>\n

Combien produiront les syst\u00e8mes photovolta\u00efques en Belgique dans le futur ?<\/h2>\n

Nous pouvons \u00e0 pr\u00e9sent synth\u00e9tiser les points pr\u00e9c\u00e9dents et les illustrer \u00e0 travers l\u2019estimation de la production \u00e9nerg\u00e9tique annuelle moyenne au cours des 2-3 prochaines d\u00e9cennies d\u2019une installation photovolta\u00efque install\u00e9e \u00e0 Bruxelles en 2019. En voici les r\u00e9sultats importants :<\/p>\n