Avec la croissance rapide des installations photovoltaïques (PV) ces dernières années, la capacité mondiale de systèmes PV devrait dépasser les 450 GW cette année. Face à la raréfaction croissante des terrains constructibles, le marché doit explorer des applications PV plus diversifiées. Lors du SNEC de cette année, le plus grand salon mondial de l'énergie solaire, de nombreux fabricants de modules ont présenté des produits adaptés à différents environnements, notamment des applications photovoltaïques flottantes et en milieu désertique. Ces applications innovantes permettent non seulement de pallier la rareté des terres, mais aussi de s'intégrer aux écosystèmes locaux, offrant ainsi des avantages économiques et environnementaux.
Cet article explore les scénarios d'application, les caractéristiques techniques et le potentiel futur des technologies photovoltaïques flottantes et désertiques. À travers des études de cas, nous analyserons leurs avantages et leurs défis dans des applications concrètes.
Panneaux photovoltaïques flottants : applications et fonctionnalités
Le photovoltaïque flottant est une technologie émergente et prometteuse qui consiste à installer des panneaux solaires à la surface de l'eau pour produire de l'électricité. Il offre de multiples avantages, notamment la protection de l'environnement, des retombées économiques et un impact social positif. En matière d'installation, l'utilisation de matériaux écologiques contribue à la préservation des écosystèmes aquatiques, tandis que la simplicité et la rapidité de déploiement permettent de réduire les coûts de construction et d'éviter les litiges fonciers fréquemment rencontrés dans les projets photovoltaïques au sol.
Les systèmes photovoltaïques flottants se divisent en deux catégories : en mer et en eaux intérieures. Les projets en eaux intérieures comprennent les installations sur les lacs, les réservoirs, les anciennes mines à ciel ouvert, les lacs artificiels et les étangs.
Caractéristiques techniques
Pour le choix des modules, les modules bifaciaux en verre sont particulièrement performants dans les applications photovoltaïques flottantes, car ils résolvent les problèmes de perméabilité à la vapeur d'eau et permettent d'améliorer la production d'énergie de 5 à 10 % par rapport aux systèmes terrestres. Concernant la conception des systèmes, les plans d'eau de moins de 3 mètres de profondeur utilisent généralement des fondations sur pieux fixes, tandis que les eaux plus profondes (plus de 3 mètres) privilégient les structures flottantes, telles que les plateformes à pontons ou caissons. Les installations photovoltaïques flottantes étant souvent plus rapides et plus simples que les installations terrestres, les développeurs explorent de plus en plus ce secteur, créant ainsi un marché spécifique pour les fabricants de modules. Cette tendance était manifeste au salon SNEC, où de nombreuses entreprises ont présenté des modules photovoltaïques spécialement conçus pour les applications aquatiques, témoignant du fort potentiel de croissance du solaire flottant.
Avec l'essor du photovoltaïque flottant, la Chine devrait lancer cette année des projets de centrales offshore d'une capacité totale de 2 à 3 GW, principalement dans les provinces côtières du Shandong, du Jiangsu, du Zhejiang et du Fujian. La construction de nombreux de ces projets est prévue entre fin 2024 et début 2025, les premières livraisons étant attendues au quatrième trimestre 2024. À noter que Sungrow Floating PV, leader du marché, demeure la seule entreprise capable de construire des centrales photovoltaïques flottantes dans des eaux de plus de 100 mètres de profondeur.
Au-delà des grandes installations offshore, les projets photovoltaïques sur les eaux intérieures en Chine offrent également d'importantes opportunités. Ces projets se répartissent en deux catégories : les systèmes centralisés et les systèmes distribués. Les centrales photovoltaïques terrestres centralisées, souvent construites dans des zones d'affaissement dues à l'exploitation minière du charbon, ont généralement une puissance comprise entre 50 et 200 MW. Quant aux centrales photovoltaïques distribuées sur des bassins, leur puissance varie généralement de 5 à 30 MW. Au total, les projets photovoltaïques sur les eaux intérieures en Chine présentent un potentiel considérable, et Infolink prévoit que la capacité photovoltaïque flottante du pays dépassera les 5 GW cette année, pour atteindre une puissance cumulée mondiale de 7 à 8 GW.
Défis et solutions
Malgré sa croissance prometteuse, le photovoltaïque flottant se heurte à plusieurs défis, notamment des exigences complexes en matière de construction et de maintenance. De plus, les préoccupations relatives à la qualité de l'eau et aux écosystèmes aquatiques nécessitent d'être approfondies par des études de cas. En réponse, les entreprises mettent en œuvre des solutions pour remédier à ces problèmes. Par exemple, Sungrow Floating PV a utilisé des matériaux de qualité alimentaire dans son projet de réservoir de 60 MW à Singapour afin de garantir la sécurité sanitaire de l'eau. Grâce à l'adoption croissante de technologies innovantes et de normes environnementales strictes par les entreprises, l'acceptation du photovoltaïque flottant par le public progresse, ouvrant la voie à un développement durable.
Photovoltaïque en milieu désertique : applications et fonctionnalités
L'énergie photovoltaïque en zone désertique tire parti de l'ensoleillement abondant et des vastes étendues ouvertes pour produire une électricité à haut rendement et à faible coût. La Chine est un chef de file mondial des initiatives solaires en zone désertique, avec des projets de grande envergure dans des régions arides comme le Xinjiang et la Mongolie-Intérieure. L'initiative « Shagehuang », première centrale hybride solaire-éolien de Chine d'une capacité de 10 GW, illustre parfaitement cette tendance. La première phase (1 GW) est déjà raccordée au réseau, tandis que les deuxième et troisième phases sont en construction.
En raison du durcissement des réglementations foncières concernant les grandes centrales solaires, les promoteurs se tournent de plus en plus vers les zones désertiques, où l'acquisition de terrains est plus aisée. Par ailleurs, les projets photovoltaïques en désert contribuent à la restauration environnementale en soutenant les efforts de reboisement, faisant ainsi du « verdissement des déserts par l'énergie solaire » une stratégie émergente.
Défis techniques et adaptations
Les environnements désertiques présentent des défis extrêmes pour les modules photovoltaïques, notamment des températures élevées, d'importantes variations de température quotidiennes, un rayonnement ultraviolet intense et des tempêtes de sable. Pour y remédier, les fabricants développent des technologies telles que des verres plus épais pour une meilleure résistance au sable, des revêtements anti-poussière et une endurance thermique accrue.
Dans certaines régions, des réglementations spécifiques doivent être respectées. Par exemple, en Mongolie-Intérieure, les projets solaires doivent intégrer un système de stockage d'énergie pour garantir la stabilité du réseau et sont soumis à une production locale de modules photovoltaïques et de batteries. De plus, les contraintes de transport dans le nord-ouest de la Chine limitent les exportations d'électricité vers les autres provinces, ce qui freine l'intérêt pour les projets photovoltaïques en zone désertique. Par conséquent, la demande en matière de développement du photovoltaïque en zone désertique demeure relativement faible en 2024.
Perspectives d'avenir
Les technologies photovoltaïques flottantes et désertiques représentent toutes deux des pistes prometteuses pour l'avenir des énergies renouvelables. Afin d'optimiser les retombées économiques, certains projets photovoltaïques flottants intègrent l'aquaculture et l'écotourisme, formant ainsi un modèle intégré « solaire-pêche ». Parallèlement, les projets photovoltaïques désertiques explorent des approches multifonctionnelles, combinant l'énergie solaire à l'agriculture et à la restauration écologique pour développer des parcs désertiques durables.
Bien que ces applications demeurent actuellement des marchés de niche à l'échelle mondiale, les progrès technologiques continus et les politiques favorables pourraient stimuler leur expansion. Face aux préoccupations environnementales croissantes et à la demande énergétique grandissante, les systèmes photovoltaïques flottants et en zone désertique ont le potentiel d'atteindre un équilibre entre viabilité économique et durabilité environnementale, créant ainsi une situation gagnant-gagnant pour la transition énergétique.
