Le solaire flottant, une nouvelle opportunité pour le photovoltaïque

Dernier-né des technologies photovoltaïques, le solaire flottant est considéré par beaucoup comme l’avenir du photovoltaïque.

Notre expert : Stéphane His

Stéphane His, consultant indépendant en énergie renouvelable, revient sur les principales caractéristiques des installations photovoltaïques flottantes et sur les enjeux qui entourent cette nouvelle technologie. 

L’interview

Au format vidéo :

Retrouvez le podcast :

• Sur Apple podcast
• Sur Spotify
• Sur votre lecteur préféré

Photovoltaïque flottant : produire de l’électricité sur l’eau

Un parc solaire sur un plan d’eau

Le solaire flottant, c’est tout simplement l’installation d’un parc photovoltaïque sur un plan d’eau.

• des plans d’eau qui peuvent être des zones déjà artificialisées, parfois en attente de reconversion :
  • des réservoirs
  • des bassins d’irrigation pour l’agriculture
  • des lacs artificiels, parfois associés à un aménagement hydroélectrique de type barrage
• d’anciennes carrières ou mines désaffectées. 
• des bassins de traitement des eaux usées
• des bassins de pisciculture

En Angleterre, des panneaux solaires flottants ont même été installés sur le Queen Elizabeth II reservoir, l’un des réservoirs qui alimente la ville de Londres en eau potable !

• Un parc solaire flottant peut aussi être installé sur un lac ou un étang naturel, ainsi que sur la mer !

Quelques centrales  photovoltaïque flottantes :

• O’mega 1, la première centrale solaire flottante à avoir vu le jour en France (2019), est installée sur une ancienne carrière d’extraction de matériaux, à Piolenc (Vaucluse).
• Le parc photovoltaïque flottant de Perthes (Haute-Marne) sera construit sur d’anciennes gravières. Ce sera la plus grande centrale solaire flottante de France, avec 127 hectares de panneaux solaires !
• Lazer, dans les Hautes-Alpes (Provence-Alpes-Côte d’Azur) est installée sur une retenue hydroélectrique. C’est la première centrale qui concilie production photovoltaïque et hydroélectrique sur un même site en France.

Comment fonctionne une centrale photovoltaïque flottante ?

La technologie solaire flottante est assez simple, et constituée de plusieurs éléments. 

• Des panneaux solaires, qui fonctionnent de la même manière que les panneaux photovoltaïques utilisés au sol ou en toiture. Ils captent le rayonnement solaire pour le transformer en énergie.
• Ces panneaux sont maintenus par une structure métallique, en acier ou en aluminium.
• Cette structure repose sur des flotteurs en polymère, assemblés en îlots ou bateaux solaires. Ils sont souvent de couleur bleue, pour faciliter l’intégration dans le paysage.

Ces flotteurs sont de deux types :

• ceux qui soutiennent la structure en acier et les panneaux solaires
• ceux qui permettent le passage « à sec » des équipes de maintenance, entre les différents panneaux.
• Le parc photovoltaïque flottant est maintenu en place par un système d’ancrage, en berge ou en fond, qui lui permet de résister aux vents et aux courants.  La structure flottante est conçue pour s’adapter aux variations de niveau d’eau.
• Les postes de transformation sont placés sur l’îlot principal ou sur la berge. La liaison se fait par un câble immergé.

Bien évidemment, l’installation et l’exploitation d’une centrale photovoltaïque flottante est soumise à des régulations spécifiques et des recommandations de sécurité.

En dépit de leur apparente simplicité, ce sont des structures particulièrement robustes.

Quels sont les avantages d’une installation solaire flottante ?

Tirer profit de plans d’eau peu valorisés

• L’installation de panneaux solaires sur un plan d’eau est une solution très attractive pour les entreprises ou collectivités locales. Cela permet de maintenir une activité économique sur les territoires et de donner une seconde vie à des installations anciennes comme d’anciennes mines ou carrières.
• Un territoire inusité peut ainsi redevenir générateur de profits.
• La présence d’infrastructures électriques, comme un barrage, permet aussi de mutualiser les infrastructures de raccordement et de distribution de l’électricité.
• Les entreprises et collectivités locales peuvent bénéficier de l’électricité produite (autoconsommation) et/ou en tirer des revenus locatifs.
• Les centrales photovoltaïques flottantes sont éligibles au dispositif d’obligation d’achat mis en place par l’Etat français. L’électricité produite est rachetée par un opérateur agréé, à un tarif préférentiel, et réinjectée dans le réseau général de distribution.

Un meilleur rendement énergétique

En moyenne, un panneau photovoltaïque flottant est 5% plus performant qu’un panneau solaire terrestre.

• L’absence d’ombre portée sur les plans d’eau favorise un ensoleillement constant et maximal tout au long de la journée.
• L’eau permet de « rafraîchir » les panneaux et de diminuer leur température. Cela diminue le risque de surchauffe, et donc de panne, tout en préservant l’installation photovoltaïque sur le long terme.

Les modules photovoltaïques fonctionnent de façon optimale jusqu’à 25°C.

Au-delà de cette température, ils produisent moins d’électricité.

Investir les plans d’eau pour soulager les terres agricoles

L’une des grandes problématiques de l’énergie photovoltaïque est qu’elle nécessite beaucoup d’espace pour être déployée. 

Il en résulte une pression foncière considérable. Dans ce contexte, les terres agricoles et les espaces forestiers sont régulièrement sollicités.

• Les porteurs de projets ont de plus en plus de difficultés à trouver des terrains pour accueillir de grandes quantités de panneaux solaires.
• Dans certaines régions du monde et notamment en Asie, la très forte densité de population accentue encore le manque de terres disponibles.
• En France, les nombreuses réglementations sont un frein au déploiement de projets.
• Les acteurs de la filière ont également remarqué une opposition grandissante de la population à la construction de grosses infrastructures terrestres, comme les parcs éoliens.

Le solaire flottant est une solution à cette problématique. 

• Construire une centrale photovoltaïque sur un plan d’eau permet de soulager la pression sur les terres agricoles et forestières, et de valoriser un autre type de foncier.
• En France, les plans d’eau disponibles sont répartis sur l’ensemble du territoire, ce qui permet d’envisager le déploiement harmonieux de cette technologie.

Un impact environnemental faible voire inexistant

Une technologie respectueuse de la ressource en eau

• La présence des panneaux solaires permet de lutter contre l’évaporation naturelle de l’eau.
• La technologie photovoltaïque est non polluante. L’installation d’une centrale n’a donc aucune conséquence sur la qualité et la composition initiale de l’eau.

Algues et phytoplancton

• Les panneaux solaires flottants sont fréquemment accusés de bloquer la croissance des organismes qui vivent en suspension dans l’eau, et de nuire au développement du phytoplancton.
• Dans les faits, l’obturation de la lumière n’est jamais supérieure à 60%. Les panneaux, installés à plusieurs dizaines de centimètres au-dessus de la surface, laissent amplement passer la lumière.
• Inversement, cette lumière moindre peut être un atout pour contrôler la prolifération de certaines espèces d’algues, dont le nombre peut exploser avec les fortes chaleurs.

Faune et flore autour des parcs flottants

• Les études actuelles tendent à montrer que les installations solaires flottantes ne perturbent que modérément les poissons, les oiseaux et les insectes qui peuplent leurs abords.
• Les flotteurs sont régulièrement utilisés par l’avifaune comme zone de repos, pour échapper aux prédateurs terrestres. Certains projets ont été équipés de frayères à poissons, installées sous la structure flottante, pour aider à la revitalisation de la zone.
• De nombreux projets ont à cœur de préserver l’environnement et l’écosystème local. Parfois, il s’agit même de le revaloriser, comme à Piolenc (O’mega 1), où 6 hectares de berges ont été sanctuarisés pour un projet d’agriculture biologique, à destination des cantines scolaires !

Le solaire flottant en mer : défis et perspectives

La filière du photovoltaïque flottant a ouvert ces dernières années un nouveau champ d’exploration : le solaire flottant en mer !  Cet environnement plus agressif pose de nouveaux défis.

Le solaire flottant peut-il s’y déployer  tout en maintenant sa compétitivité ?

Adapter la technologie solaire flottante à l’environnement marin

• La structure d’une centrale photovoltaïque flottante en mer doit être capable de résister aux vents, à la houle et aux vagues. Dans les outre-mers français, parfois situées en zone cyclonique, tout projet photovoltaïque en mer doit être pensé avec précaution.
• L’ancrage de la structure présente d’autres défis. Chaque terrain doit être étudié afin de permettre à la centrale d’accompagner le mouvement des vagues, qui peuvent atteindre 10 mètres de haut.
• L’eau de mer est une eau salée, ce qui entraîne la corrosion des structures en métal qui supportent les panneaux solaires. Les pièces métalliques doivent subir un traitement spécial pour résister à la salinité. Elles doivent être contrôlées plus régulièrement.

Toutes ces difficultés imposent aux porteurs de projets de prévoir des surcoûts d’installation et de maintenance.

Ces surcoûts ne sont cependant pas rédhibitoires. Le solaire flottant en mer demeure compétitif et rentable.

Solaire flottant en mer, synergies et conflits d’usage

La principale difficulté du photovoltaïque flottant en mer, outre l’adaptation technologique, tient dans la gestion des conflits d’usage.

• La mer est un espace partagé jalousement disputé.
• Un projet d’installation d’une centrale photovoltaïque en mer doit obligatoirement faire l’objet d’une concertation et d’un compromis avec les autres acteurs de la zone : pêcheurs, militaires, navire marchande, tourisme et navigation de plaisance.

Des synergies sont possibles avec les parcs éoliens off-shore. 

• Associer l’éolien et le solaire off-shore permet d’augmenter les capacités de production d’un site et de répondre plus rapidement à la demande d’électricité verte.
• Ce sont deux sources d’énergie complémentaires, qui peuvent se relayer (vents plus forts la nuit / soleil en journée) et utiliser les mêmes infrastructures de raccordement et de rapatriement de l’électricité.

En théorie, la mer et l’océan offrent un foncier illimité. 

• Dans la pratique, les coûts liés au raccordement des installations électriques ne permettent pas de s’éloigner trop loin du rivage.
• A cela s’ajoutent la prise en compte de potentiels conflits géopolitiques, liés à l’exploitation des territoires marins.
• Le déploiement off-shore du solaire flottant inquiète aussi certaines associations et défenseurs de la biodiversité, qui craignent l’impact de ces structures sur les oiseaux côtiers et les mammifères marins.

La première ferme photovoltaïque off-shore de France

En France, tous les yeux sont tournés vers le projet pilote du port de Sète, en mer Méditerranée.

• Placé sous l’égide de l’ADEME (Agence de la Transition énergétique) et de la région Occitanie, c’est la première centrale solaire off-shore de France, inaugurée au printemps 2023. Elle est destinée à alimenter en électricité les infrastructures du port de plaisance.
• La capacité actuelle de la centrale, installée à 2 kilomètres des côtes, est de 300 KWc, pour une surface d’ ½ hectare. Le parc, encore en phase de test, va progressivement être agrandi jusqu’au début 2029.

Conclusion

Le solaire flottant apporte une réponse à la pénurie des terres disponibles pour l’installation de nouvelles centrales photovoltaïques. En soulageant la pression sur les terres agricoles et forestières, elle favorise l’acceptation par les populations de nouveaux grands projets d’infrastructures énergétiques.

En France, le déploiement du solaire flottant, y compris off-shore, est soutenu par l’Etat. Il est le troisième pilier de la stratégie photovoltaïque nationale, après le solaire en toiture et le solaire au sol. Son potentiel d’installation est estimé entre 10 et 22 GWc.

Dans le monde, ce potentiel est estimé à 9434 TWh.