Énergie solaire après 2025 : coûts, stockage et impacts sur le réseau

Visualiser l’ère solaire

L’énergie solaire a été la tendance la plus significative dans les énergies renouvelables et à faible teneur en carbone au cours de la dernière décennie. Grâce à l’effondrement du prix des panneaux solaires, elle devient rapidement la source d’énergie la moins chère, notamment dans les pays à conditions météorologiques favorables et à forts niveaux de rayonnement solaire.

Comme tel, un nouveau « Âge solaire – Un avenir radieux pour l’humanité » a déjà été discuté dans notre article correspondant en 2024.

Une nouvelle étude menée par des chercheurs de l’Université de Surrey (Royaume-Uni), Ehsan Rezaee et S. Ravi P. Silva, nous montre les progrès réalisés et discute de la manière dont le stockage d’énergie sera une partie tout aussi importante de la discussion autour de l’énergie solaire à l’avenir.

Ils ont publié leurs résultats dans la revue scientifique Energy & Environmental Materials, sous le titre « Énergie solaire en 2025 : déploiement mondial, tendances des coûts et rôle du stockage d’énergie pour permettre une infrastructure énergétique intelligente et résiliente ».

Histoire de succès solaire

Coût niveau de l’électricité (LCOE) en baisse

L’industrie des énergies renouvelables utilise couramment le LCOE, défini comme le coût net moyen actualisé pour produire une unité d’électricité sur la durée de vie d’une centrale électrique. Cette métrique prend en compte non seulement les coûts d’exploitation, mais également la durabilité d’un système et ses coûts en capital, donnant ainsi une image plus précise des coûts totaux.

Le LCOE pour les projets solaires photovoltaïques à grande échelle a baissé de plus de 80 % entre 2010 et 2023, atteignant un niveau aussi bas que 0,03 $ par kilowatt-heure dans les régions ensoleillées, et 0,05-0,08 $ par kWh en moyenne dans d’autres régions.

Le coût total d’installation des systèmes solaires photovoltaïques a diminué de 5 310 $/kW en 2010 à une estimation de 620 $/kW en 2025, reflétant une réduction d’environ 90 %.

Cette baisse des coûts est le résultat de la conjonction de plusieurs facteurs :

• Les progrès technologiques rendent les nouveaux panneaux solaires plus efficaces, moins chers et plus durables.
• La production à grande échelle permet une augmentation de la production, et le coût par unité diminue, en particulier pour les panneaux solaires chinois.
• Le changement de politique pour favoriser les projets d’énergie à faible teneur en carbone, tels que les mécanismes de procurement compétitifs, l’amélioration de la transparence du marché et la promotion de l’efficacité parmi les développeurs.

En conséquence, les panneaux solaires photovoltaïques sont maintenant la source d’énergie la moins chère dans la plupart des régions du monde, surpassant le charbon, le gaz et même l’énergie éolienne dans certains marchés.

Cet avantage économique a changé la narration de « pourquoi les énergies renouvelables ? » à « à quelle vitesse pouvons-nous les déployer ? »

Les auteurs soulignent également que la baisse des coûts solaires est particulièrement bénéfique aux régions sous-développées comme l’Afrique subsaharienne et l’Asie du Sud, où les infrastructures de réseau sont globalement insuffisantes. L’énergie solaire décentralisée peut avoir un impact significatif, ayant déjà fourni l’accès à l’électricité à plus de 100 millions de personnes dans le monde.

Explosion des volumes solaires

Selon l’Agence internationale des énergies renouvelables (IRENA), la capacité solaire installée à l’échelle mondiale a dépassé 1,5 térawatt (TW) en 2024, soit plus du double des 760 gigawatts (GW) en 2020.

Ceci n’est pas seulement impressionnant, mais représente l’une des adoptions technologiques les plus rapides de l’histoire de l’énergie.

Alors que d’autres énergies renouvelables comme l’énergie éolienne peuvent jouer un rôle essentiel pour compléter l’énergie solaire, en particulier en hiver, elles sont dans l’ensemble plus coûteuses que les installations solaires les plus récentes.

Source : Energy & Environmental Material

Ceci est vrai pour presque toutes les sources d’énergie à ce stade :

• L’énergie éolienne offshore atteignant jusqu’à 0,13 $ par kWh et le charbon jusqu’à 0,12 $ par kWh.
• Le gaz naturel se situe dans la fourchette moyenne, avec des valeurs de LCOE comprises entre 0,05 et 0,11 $ par kWh.
• L’énergie nucléaire présente une fourchette de coûts plus large, allant d’environ 0,07 à 0,14 $ par kWh.

Donc, à l’exception des questions de disponibilité et de fiabilité, ou pour les tâches difficiles à électrifier à l’écart des combustibles fossiles, toute l’énergie devrait idéalement provenir de panneaux solaires photovoltaïques à ce stade.

Defis du réseau à forte pénétration solaire (Curtailment, stabilité, flexibilité)

Production intermittente

Si l’énergie solaire a été instrumentale pour faire basculer les économies développées vers les énergies renouvelables et pour résoudre les déficiences du réseau électrique dans les pays en développement, l’intégration complète de l’énergie solaire comme principale source d’énergie pourrait poser des défis pour maintenir des réseaux électriques stables.

Le problème clé est que la production d’énergie solaire dépend fortement des conditions météorologiques, non seulement des conditions générales (hiver-été, ensoleillé ou non, jour-nuit), mais également peut être très variable dans un lieu donné d’une minute à l’autre, en fonction de la couverture nuageuse.

Dans les marchés à forte pénétration comme la Californie, l’Allemagne et l’Australie, ces dynamiques ont conduit à des préoccupations de curtailment et de stabilité du réseau.

Jusqu’à présent, plusieurs stratégies ont été mises en œuvre pour résoudre le problème, comme l’utilisation stratégique de la production hydroélectrique, la mise en œuvre de la gestion de la demande pour aligner la consommation sur la disponibilité solaire, et la modernisation des réseaux avec des infrastructures numériques et des onduleurs intelligents.

Cependant, il semble que lorsque l’énergie solaire dépasse la marque de 10-15 % de la production totale d’énergie, comme en Californie (17 %), en Australie (15 %) ou en Espagne et en Italie (10 %), les problèmes de réseau peuvent devenir plus importants que le seul LCOE de l’énergie solaire.

Source : Energy & Environmental Material

En 2024 seul, la Californie a annulé plus de 2,5 térawatts-heures d’énergie solaire en raison d’infrastructures de stockage et de transmission limitées.

Le gaspillage de puissance potentiellement générée (curtailment) n’est qu’une partie du problème. La demande plus élevée de puissance le soir et en hiver, lorsque la production solaire est à son plus bas ou même inexistante, est un autre problème.

De nouvelles solutions doivent être mises en œuvre pour maintenir le pourcentage croissant de production solaire et éviter que les annulations ou les productions insuffisantes à des moments clés n’entravent la croissance solaire.
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Batteries à grande échelle

Coûts de batterie : de 350 $/kWh (2015) à 115 $/kWh (2024)

Ces innovations aident à faire la transition de l’énergie solaire d’une source intermittente à une source dispatchable, capable d’assurer la stabilité du réseau et l’alimentation électrique d’urgence.

La partie clé ici est les grandes batteries capables de gérer au moins plusieurs heures de consommation dans une section donnée du réseau.

Un fort soutien à ce changement est la baisse du coût des packs de batteries au lithium-ion, passant de 350 $/kWh à 115 $/kWh entre 2015 et 2024.

Puisque l’énergie solaire est intermittente, et qu’une véritable utilisation de l’énergie solaire n’est possible qu’avec un volume de batterie pour résoudre ce problème, le « vrai » coût de l’énergie solaire devrait probablement être le coût de l’énergie solaire + batteries, plutôt que le seul LCOE de l’énergie solaire.

Heureusement, puisque le coût des deux baisse, cela pourrait ne pas changer significativement le potentiel d’adoption massive de l’énergie solaire. Les coûts d’installation devraient également diminuer avec les déploiements plus importants, à mesure que plus d’expérience et de solutions modulaires deviennent disponibles.

Source : Energy & Environmental Material

Les batteries au lithium-ion sont-elles le bon choix pour le stockage à grande échelle ?

Un autre facteur à prendre en compte est que les batteries au lithium-ion pourraient ne pas être la technologie appropriée pour les batteries à grande échelle.

Dans « Le futur des batteries à grande échelle », nous avons discuté des nombreux candidats possibles, y compris des options « exotiques » comme les batteries à flux redox, fer-air, sel de mer, métal fondu, soufre de sodium, polymère, dioxyde de carbone, batteries à chaleur avec du sable ou des sels fondus, etc.

Ces chimies de batterie alternatives sont de bons candidats pour remplacer le lithium lorsqu’il s’agit de soutenir le réseau électrique, car les exigences sont très différentes de celles des véhicules électriques :

• Pas de limite de poids, car les batteries à grande échelle sont censées être immobiles à côté d’un grand transformateur.
• Pas de limite d’espace significative, avec des conteneurs sur chaque ou de grands bâtiments disponibles à proximité des sites de centrales électriques.
• Un premium sera donné aux batteries ultra-durables, plus adaptées au modèle commercial des services publics utilisés pour amortir les investissements sur une période de plusieurs décennies.
  • (Nous avons précédemment décrit en détail les différentes technologies qui pourraient rendre les batteries durables pendant 30 ans ou plus dans notre article « Batteries ultra-durables : pourquoi la technologie de nouvelle génération durera des décennies, et non des années ».)

V2G & flottes de véhicules électriques en tant que stockage flexible

Entre 2015 et 2025, les ventes mondiales de véhicules électriques et hybrides ont bondi de 0,5 million à 17 millions d’unités, tandis que les ventes de voitures au gazole et à l’essence ont baissé de 70 millions à 60 millions d’unités.

La baisse des coûts des batteries, à l’image de la baisse des prix des panneaux solaires, a entraîné le passage aux véhicules électriques et a été alimentée par l’adoption des véhicules électriques, ce qui a stimulé l’innovation technologique et la mise à l’échelle de la production, aboutissant à une baisse similaire des prix.

Il est probable que si des parcs de batteries à grande échelle commencent à être installés en masse, l’ampleur de la vague de trésorerie pour les fabricants de batteries et pour les volumes de production sera similaire à celle du passage des petits appareils électroniques aux véhicules électriques, diminuant ainsi les prix des batteries.

Déjà, les véhicules électriques se tournent lentement vers des batteries à l’état solide plus denses ou des batteries au sodium moins coûteuses et moins gourmandes en matériaux critiques.

Les véhicules électriques pourraient donc contribuer à la baisse des coûts des batteries à grande échelle, même si celles-ci ne sont pas basées sur la technologie au lithium-ion.

Un autre rôle que les véhicules électriques pourraient jouer, en particulier si leurs batteries deviennent plus durables que le reste de la voiture, est celui d’un stockage de batterie supplémentaire, le véhicule électrique prenant en charge la puissance excédentaire pendant certaines périodes et alimentant les maisons et le réseau le soir.

Ici, l’utilisation de l’intelligence artificielle pour optimiser le rôle des batteries des véhicules électriques sera importante pour équilibrer sans heurt les exigences de mobilité et les besoins du réseau.

VENTS POLITIQUES ET CONTRAINTES COMMERCIALES

Les politiques vertes à l’échelle mondiale, bien que souvent interrompues par des changements de situation politique, comme avec l’administration Trump perturbant l’Inflation Reduction Act (IRA) de Biden, devraient continuer à pousser vers plus d’énergies renouvelables et à faible teneur en carbone.

Par exemple :

• Les initiatives de l’UE Green Deal et REPower.
• Le programme PLI de l’Inde pour renforcer la fabrication solaire domestique et le programme PM-KUSUM (Pradhan Mantri Kisan Urja Suraksha evam Utthaan Mahabhiyan) pour promouvoir l’énergie solaire décentralisée pour l’agriculture et l’électrification rurale.
• Le Brésil, le Vietnam et l’Afrique du Sud élargissent également l’adoption solaire grâce à des tarifs de rachat, des enchères compétitives et un financement concessionnel.

D’autres politiques vertes pourraient également stimuler l’énergie solaire.

Le backbone hydrogène européen , visant à absorber l’énergie renouvelable excédentaire et à la convertir en hydrogène, pourrait aider à absorber l’énergie solaire excédentaire et à la convertir en carburant pour le transport et l’industrie, aidant ainsi indirectement l’énergie solaire à remplacer le gaz naturel.

Des formes de stockage d’énergie similaires, telles que l’hydrogène, les carburants synthétiques ou l’ammoniac, pourraient également aider à améliorer la rentabilité solaire en utilisant la production excédentaire de jour et d’été.

TECHNOLOGIES FUTURES

Perovskites tandem : efficacité record de 34,85 %

Alors que les progrès passés dans les panneaux solaires en monosilicium et en polysilicium ont conduit à la baisse actuelle des prix et à la montée en puissance de l’énergie solaire, une nouvelle génération de photovoltaïques émerge.

Cela pourrait radicalement changer la façon dont l’énergie solaire est produite, avec des préoccupations concernant une utilisation excessive des terres qui seront probablement compensées par une efficacité accrue dans le rendement solaire-énergie.

Les cellules solaires tandem perovskite-silicium ont maintenant atteint des rendements record allant jusqu’à 34,85 %, dépassant considérablement la limite théorique des cellules à jonction unique.

Une augmentation de l’efficacité des modules solaires d’environ 22 % d’efficacité de conversion d’énergie à ~ 34 %, qui est probablement atteignable d’ici 2030, fournirait un pas de géant pour réduire les besoins en surface de terre de 50 %.

Récupération

Comme les panneaux solaires deviennent l’une des principales sources d’énergie de l’humanité, ou peut-être LA principale source d’énergie, gérer les panneaux solaires de manière appropriée à la fin de leur vie sera essentiel.

Ceci est particulièrement important car les panneaux solaires photovoltaïques contiennent de nombreux minéraux importants, y compris l’argent (suivez le lien pour un rapport d’investissement sur ce métal) et des métaux lourds polluants.

Déjà, de nouveaux processus de recyclage récupèrent plus de 90 % des matériaux des panneaux solaires usagés. Des progrès supplémentaires dans la technologie de recyclage et une réglementation stricte devraient éviter l’épuisement des ressources et promouvoir une véritable économie circulaire solaire.

Nouvelles méthodes de déploiement

Les panneaux solaires bifaciaux permettent aux panneaux solaires de produire de l’énergie des deux côtés et pour une installation verticale, déverrouillant ainsi la possibilité de maximiser la production le matin et le soir (en faisant face à l’est et à l’ouest).

L’ agrivoltaïque et d’autres formes d’intégration des activités agricoles aux champs solaires peuvent également réduire l’empreinte au sol de l’énergie solaire.

AVENIR DE L’ÉNERGIE SOLAIRE

L’émergence de limitations, de la nécessité de recycler le volume explosif de panneaux solaires vieillis, et de la discussion croissante sur la durabilité de la centralisation de la production de panneaux solaires en Chine sont autant de problèmes qui sont apparus dans l’industrie solaire au cours des dernières années.

Il ne faut pas oublier que ces problèmes sont principalement dus à la croissance explosive de l’industrie, conduisant par exemple à ce que la production d’énergie solaire dépasse la capacité du réseau électrique à la gérer.

Derrière la croissance plus rapide que prévu de l’énergie solaire se trouve l’effondrement du LCOE, conduisant à ce que l’énergie solaire devienne la source d’énergie la moins chère de la planète, et ce avant les progrès supplémentaires de la technologie comme les cellules solaires perovskites.

Puisque les batteries deviennent de plus en plus abordables, le problème de l’intermittence et du décalage entre production et demande peut être résolu avec beaucoup plus de stockage ajouté aux réseaux électriques.

De même, le recyclage ou la construction de chaînes d’approvisionnement locales sont principalement des problèmes de politique qui peuvent être résolus maintenant que les problèmes sont identifiés.

CONCLUSION

L’énergie solaire est maintenant moins chère que toutes les autres alternatives et a encore une longue route à parcourir pour devenir encore moins chère grâce à une mise à l’échelle et à l’innovation supplémentaires.

Donc, même si les batteries n’étaient pas devenues moins chères (une possibilité très peu probable), les coûts supplémentaires de stockage devraient être plus un obstacle sur la route de la domination solaire qu’une véritable limite.

Cela signifie que, à long terme, il est probable qu’il s’agisse de la forme d’énergie dominante, avec des énergies hydro, éolienne et nucléaire à faible teneur en carbone susceptibles de jouer un rôle de soutien, notamment pour compenser la production solaire plus faible en hiver.

D’autres options futures, comme les centrales solaires orbitales fournissant de l’énergie solaire stable 24h/24, pourraient également aider à atténuer certaines des dernières limites météorologiques de l’énergie solaire.

En fin de compte, cela nous amène à la conclusion que la véritable question concernant l’énergie solaire n’est pas « combien », mais « quand », avec l’objectif final désormais en vue d’une société principalement alimentée par l’énergie solaire, avec un équilibre du réseau et des applications de niche alimentées par d’autres sources d’énergie à faible teneur en carbone.

INVESTIR DANS L’INNOVATION SOLAIRE

First Solar

First Solar est le plus grand fabricant de panneaux solaires aux États-Unis et dans l’hémisphère occidental, avec des sites de fabrication aux États-Unis, en Malaisie et au Vietnam.

La société n’utilise pas la technologie classique de silicium cristallin et utilise plutôt sa technologie photovoltaïque à film mince propriétaire.

Basée sur le tellurure de cadmium, elle est plus efficace, est produite à moindre coût et peut être facilement fabriquée en masse.

Source : Department Of Energy

Les panneaux solaires à film mince au tellurure de cadmium sont également plus durables, conservant 89 % de leurs performances initiales après 30 ans.

Source : First Solar

L’accent mis par la société sur la technologie de semi-conducteurs à film mince lui permet d’être entièrement intégrée verticalement, la rendant radicalement différente de l’industrie des panneaux solaires au silicium.

Contrairement aux usines traditionnelles, où chaque acteur se spécialise dans un segment unique, tel que la purification du silicium polysilicium, et où les cellules solaires mettent plusieurs jours à produire, First Solar peut transformer les matières premières en produits finis en moins de 4 heures.

Source : First Solar

First Solar a dépensé un total de 2 milliards de dollars en recherche et développement depuis sa création. Les équipes de recherche et développement de First Solar prévoient une efficacité de cellule à film mince de 25 % et des voies pour atteindre une efficacité de cellule de 28 % d’ici 2030.

À long terme, First Solar prévoit d’intégrer son expérience avec la technologie à film mince au tellurure de cadmium à la technologie perovskite, rendant ainsi les panneaux solaires résultants encore plus efficaces.

Source : First Solar

Dans l’ensemble, First Solar est un leader technologique qui devrait bénéficier des droits de douane sur les importations chinoises, ce qui devrait probablement compenser l’effet négatif sur l’industrie solaire de la réélection de Trump.

Bien que principalement axée sur les panneaux solaires à film mince utilisant le tellurure de cadmium pour le moment, son expertise dans la fabrication de panneaux solaires non silicium pourrait lui donner un avantage significatif avec la technologie perovskite.

(Vous pouvez également lire plus d’informations sur First Solar dans le rapport d’investissement consacré à l’entreprise)

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