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Nouvelles énergies 25/11/2020

Vague d’avenir ou promesses qui prennent l’eau ? Le pour et le contre du "flotovoltaïque"

La croissance annoncée du photovoltaïque flottant (FPV) et le rendement offert par cette source d’énergie en font un système très séduisant mais ne présente-t-il que des avantages ?

Le solaire flottant (ou « flotovoltaïque ») est aujourd’hui un marché de niche mais en pleine croissance. Les prévisions annoncent d’ailleurs une augmentation de plus de 20% sur les cinq prochaines années.

Californie, 2008. Le premier système photovoltaïque flottant commercial est mis à l’eau, au sein d’une exploitation viticole. L’objectif est alors très simple : installer des panneaux solaires sur le bassin d’irrigation afin de ne pas avoir à empiéter sur les précieux plants de vignes. Douze ans plus tard, le FPV (ou « flotovoltaïque ») reste aujourd’hui un marché de niche mais en pleine croissance. Les prévisions annoncent d’ailleurs une augmentation de plus de 20% sur les cinq prochaines années. 

Cette croissance était, jusqu’à présent, principalement due au fait que le FPV permet aux pays dotés de vastes étendues d’eau mais de peu de terres adéquates, de produire malgré tout de l’énergie solaire. La Corée du Sud, par exemple, où 70% du territoire est montagneux, a été désignée comme le site idéal pour l’installation du plus grand parc flotovoltaïque du monde, dont la mise en service est prévue pour 2025.

Les avantages du FPV ne font toutefois pas l’unanimité, notamment concernant certains points où les recherches sur le long terme manquent toujours. Une situation en passe de changer, à mesure qu’un nombre croissant de fermes solaires flottantes de grande envergure voient le jour aux quatre coins du monde, et que les projets de recherche se multiplient ; en attendant, voici un petit tour d’horizon du flotovoltaïque à l’heure actuelle, pour mieux en peser le « pour » et le « contre ».

LES AVANTAGES


  • Une installation moins contraignante. Montée sur des pontons flottant à la surface de lacs ou de la mer, la structure de ces panneaux solaires ne nécessite pas de fondations ancrées dans le sol. Leur installation, ainsi que celle des câbles afférents, ne requiert pas de creuser les fonds aquatiques, réduisant ainsi le temps de pose.
  • Un système de refroidissement naturel. L’eau servant de système de refroidissement continu, les panneaux solaires flottants bénéficient d’un meilleur rendement que leurs équivalents terrestres. Le niveau de production varie selon la saison, la température de l’eau et le design mais des études ont montré qu’en été, sur une même zone géographique, un FPV générait 10 à 15% d’énergie en plus qu’un panneau standard.
  • Exploiter l’inexploitable. Le flotovoltaïque peut tirer avantage des surfaces des eaux usées qui restent inexploitées, comme les bassins industriels pollués. C’est dans cet esprit qu’en Chine, un bassin artificiel utilisé auparavant par une exploitation minière de charbon, accueille aujourd’hui une véritable flotte photovoltaïque. Le site de 70 MW couvre 63 hectares et produit assez d’électricité pour alimenter 21 000 foyers
  • Moins d’évaporation. Dans les pays où l’eau n’est pas présente en abondance, les panneaux solaires flottants offrent l’avantage de réduire la surface libre des réservoirs pouvant chauffer et s’évaporer : de récentes études ont montré que les FVP pouvaient ainsi réduire jusqu’à 33% l’évaporation de l’eau des lacs et autres bassins naturels.
  • Moins d’algues Les algues peuvent obstruer les pompes et systèmes de filtration. En bloquant la lumière du soleil et freinant ainsi le processus de photosynthèse, les FPV ralentissent la formation de nouvelles algues et par extension, le besoin de recourir à des produits chimiques pour les éliminer.

LES DEFIS

  • Les menaces sur l’écosystème. Si certains avantages à court terme ont été prouvés, on manque de visibilité quant à l’impact des FPV sur l’environnement marin à long terme. Certes, les algues perturbent les systèmes de pompage, mais une photosynthèse réduite [2]  peut également venir bouleverser l’équilibre naturel des plans d’eau en question, détruisant des organismes qui y apportent normalement de précieux nutriments tels que des composés d’azote et des hydrocarbures [3] . Ombrage et stagnation des dépôts sont deux facettes particulièrement inquiétantes pour les barrières de corail et prairies sous-marines [4] . C’est toute la biodiversité aquatique qui pourrait être affectée.
  • Une pêche perturbée.  Plus généralement, l’installation de grands ensembles flotovoltaïques sur des eaux navigables ou servant à la pêche peut s’avérer dommageable, d’un point de vue socio-économique. On pourrait alors imaginer, dans un avenir proche, des installations FPV présentant des espaces à même de laisser passer la lumière, ou encore amovibles. Les recherches continuent dans ce sens.
  • La difficulté de jouer selon les règles.  Dans la majorité des pays, la régulation des permis de construction et de mise en service des centrales d’énergies renouvelables n’est pas adaptée aux exploitations FPV, ce qui peut entraîner des retards d’installation coûteux. Les plans d’eau sont en outre souvent très surveillés par les autorités et font même parfois l’objet de réglementations complexes. Les exploitants peuvent également se retrouver dans l’obligation de rendre compte, régulièrement et de manière exhaustive, de l’impact de leurs panneaux sur l’environnement.
  • Une technologie encore jeune. Mais si le flotovoltaïque reste un marché de niche, c’est avant tout par manque de données solides concernant cette technologie, encore au stade embryonnaire. Aux potentiels problèmes environnementaux à long terme s'ajoutent des questions relatives à la viabilité économique de ce système et son efficacité dans des environnements moins propices — comme des régions fréquemment sujettes à de fortes chutes de neige, ou des tempêtes. Les projets à grande échelle se sont déjà avérés, à ce jour, commercialement viables dans certains environnements, mais la complexité technique que présentent la conception et l'exploitation de la surface de l’eau, notamment en termes de sécurité, d'amarrage et d'entretien, fait qu’il nous reste encore beaucoup à apprendre.

  • [1] da Silva, G.D.P., Branco, D.A.C., 2018. Is floating photovoltaic better than conventional photovoltaic? Assessing environmental impacts.
    [2] Sahu, A., Yadav, N., Sudhakar, K., 2016. Floating photovoltaic power plant: a review.
    [3] Alona Armstrong, Trevor Page, Stephen J. Thackeray, Rebecca R. Hernandez & Ian D. Jones, 2020. Integrating environmental understanding into freshwater floatovoltaic deployment using an effects hierarchy and decision trees.
    [4] Benham, C.F., Beavis, S.G., Hendry, R.A., Jackson, E.L., 2016. Growth effects of shading and sedimentation in two tropical seagrass species: implications for port management and impact assessment. 


    LES RÉCENTES AVANCÉES


      A l’épreuve des tempêtes.
      Dans le port de Rotterdam, un système pilote de panneaux flottants conçu par deux entreprises néerlandaises vient de surmonter trois ans de tests en conditions météorologiques extrêmes. Installés sur un bassin d’eau polluée, ces FPV ont résisté à quatre violentes tempêtes au cours de cette période d’essai, l’une d’elle accompagnée de vents allant jusqu’à 144 km/h.


      Un design durable.  Par l’installation de FPV de petite taille sur le réservoir d’une centrale hydroélectrique, l’entreprise lituanienne Ignitis Gamyba s’est donné comme objectif de surmonter deux difficultés : d’une part, supporter les changements de niveaux d’eau (niveaux qui peuvent atteindre 10 mètres lorsque la centrale opère à pleine capacité) ; d’autre part, adapter l’amarrage ainsi les autres parties de l’installation au gel du réservoir en hiver. L’achèvement de la première phase de ce projet de 200 MW est prévue pour fin 2021.


    Du flotovoltaïque maison.  Une équipe de chercheurs finno-américaine a développé un moyen d’adapter les films solaires déjà disponibles sur le marché en installation flottante. Le design spécial du panneau qui permet cet exploit inclut trois matériaux de flottaison différents — et repose sur l’achat de pièces détachées et en open-source, permettant à qui le souhaite de construire ses propres FPV. Une solution qui pourrait séduire les propriétaires de résidences secondaires en leur offrant la possibilité de désinstaller le système en hiver. 

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