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Soitec a anoncé mardi la signature d’un contrat d’achat d’électricité portant sur la production de sa future centrale solaire photovoltaïque à concentration de Touwsrivier, implantée en Afrique du Sud.

Basée dans la province de Western Cape, à proximité de la réserve Aquila Private Game (où Soitec a déjà construit un site pilote), la centrale de Touwsrivier représentera à terme une puissance de 44 MWc. Sa construction devrait s’achever au cours de l’année 2014, les premiers modules installés devant être opérationnels mi-2013.

“L’approbation du contrat d’achat d’électricité par le Ministère sud-africain de l’Energie et sa signature avec la compagnie nationale Eskom représentent un cap majeur pour le développement de notre activité en Afrique du Sud, mais aussi à l’international. Il témoigne de la pertinence de notre technologie photovoltaïque à concentration dans les zones à fort ensoleillement. Grâce à la force de notre innovation et à notre expertise industrielle, nos modules présentent en effet un rendement de près de 30% et une longévité optimale” a déclaré Gaetan Borgers, Vice-Président Exécutif de la division Energie Solaire de Soitec.

Cette signature marque une avancée décisive du projet soumis par Soitec dans le cadre du premier appel à projets auprès des producteurs d’énergie indépendants (IPP) du Ministère sud-africain de l’Energie, pour lequel Touwsrivier avait été pré-selectionné en décembre 2011. La signature du contrat d’achat d’énergie va en effet permettre à Soitec de mener les actions pour la mise en place d’un refinancement et déclencher la construction de la centrale.

Selon le plan de ressources intégrées (Integrated Resources Plan – IRP 2010) lancé par le Ministère sud-africain de l’Energie, 42% de l’électricité produite dans le pays proviendra de sources renouvelables en 2030.

Le programme IPP prévoit l’installation de 3.725 MW de renouvelables, dont 1.450 MW de photovoltaïque. Au total, 18 projets solaires photovoltaïques (sur 28 projets renouvelables) ont été sélectionnés à l’issue de la première phase d’appel à projets.

“Nous sommes très honorés que notre projet de Touwsrivier soit l’un des premiers choisis par le Ministère sud-africain de l’Energie. Notre technologie photovoltaïque à concentration permet d’exploiter une source d’énergie immédiatement disponible, renouvelable et décarbonnée. La prise en compte des implications socio-économiques locales est également l’un des axes forts de notre démarche. La politique énergétique du gouvernement sud-africain est ambitieuse et doit être saluée. Je suis heureux que nous puissions contribuer à l’atteinte de ses objectifs” a conclu André-Jacques Auberton-Hervé, Président Directeur Général de Soitec.

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Malgré des ventes de voitures neuves en chute, une embellie se profile pour Renault, qui va inaugurer cette semaine, simultanément dans 6 sites industriels français un ensemble de 40 hectares de panneaux photovoltaïques.

Renault indique que cette initiative permettra par la même occasion de protéger les véhicules neufs avant leur distribution vers le réseau commercial, en limitant les risques de dégradations en cas d’intempéries : “le panneau photovoltaïque est en effet prévu pour résister aux chocs, notamment ceux causés par la grêle“.

Le complexe photovoltaïque de Renault devient de ce fait également une vitrine du savoir-faire du Groupe dans le domaine des énergies renouvelables.

L’inauguration des 400.000 m2 de panneaux photovoltaïques – soit l’équivalent de 60 terrains de football – constitue le plus grand dispositif mondial de ce type dans le secteur automobile. Ces panneaux sont répartis sur six sites couverts (certifiés ISO 14001) : Douai, Maubeuge, Flins, Batilly, Sandouville et Cléon (Centres de Livraison et d’Expédition et Parkings du personnel).

L’ensemble de cette surface installée de panneaux photovoltaïques équivaut à une puissance totale de 59 MW, ce qui permet une production d’électricité de 52.600 MWh par an, soit l’équivalent de la consommation annuelle d’électricité d’une ville de 15.000 habitants. En moyenne, les centrales solaires photovoltaïques affichent des puissances de l’ordre de 1 MW.

Ces installations de panneaux photovoltaïques permettent de réduire de 2.200 tonnes par an la quantité de CO2, émise pour la production d’énergie électrique (calcul effectué sur la base du mix énergétique France).

Enfin, ce projet photovoltaïque novateur est le fruit d’une collaboration de Renault, initiateur et pilote de l’ensemble du projet, dans sa qualité de bailleur, et ses partenaires Gestamp Solar et Coruscant (pour le seul site de Cléon) en leur qualité de maîtres d’ouvrage exploitants.

Il faut savoir que le dispositif est également en cours de développement à l’international : en Espagne, grâce à l’accord avec la société Cenit Solar, avec près de 100.000 m2 de panneaux photovoltaïques prévus dans les usines de Valladolid et Palencia.

Par ailleurs, des études de faisabilité se poursuivent en Slovénie, Maroc, Brésil, Colombie, Chili et Roumanie. Pour finir, d’autres projets sont en cours (finalisation prévue en décembre 2012) sur le Site de Busan en Corée du Sud pour une surface de 300 000 m2.

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Selon le dernier rapport de l’American Wind Energy Association (AWEA), l’industrie éolienne américaine a connu la meilleure année de son histoire avec une capacité installée qui a augmenté de manière significative au troisième trimestre 2012 : + 40% par rapport à 2011.

Ainsi, une capacitééolienne de 1.833 MW a été ajoutée à travers 15 Etats US durant cette période, portant le total des intallations à 4.728 MW.

Globalement, la puissance éolienne cumulée aux Etats-Unis atteignait 51.630 MW à fin septembre 2012.

Au niveau des Etats, c’est le Texas qui mène la danse avec l’ajout de 1.291 MW de nouvelles capacités éoliennes. On trouve également dans le classement, en deuxième position la Californie (1,022 MW), suivi par le Kansas (836 MW), puis l’Oklahoma (734 MW) et l’Iowa (597 MW). Les États-Unis confortent ainsi leur position dans le giron industriel mondial qui représentent désormais plus de 20% de la puissance éolienne installée dans le monde.

Par ailleurs, il y aurait actuellement plus de 8.430 MW de projets éoliens en cours de construction à travers 29 Etats d’amérique et Puerto Rico.

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D’après l’AWEA, les crédits d’impôts fédéraux mis en place depuis 2005 en faveur des énergies renouvelables – Production Tax Credit (PTC) – auraient aidéà financer chaque année plus de 15 milliards de dollars d’investissements privés dans les parcs éoliens, aux États-Unis.

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Doper le rendement d’une installation solaire photovoltaïque grâce à des systèmes optiques qui concentrent la lumière reçue par chaque cellule. il suffisait d’y penser !

Développé par un nombre grandissant d’industriels, le solaire photovoltaïque à concentration laisse entrevoir de belles marges de progression.

«C’est le rachat de l’Allemand Concentrix par SOITEC en 2008 et la création simultanée de Héliotrop, qui a catalysé l’engagement du CEA dans le solaire photovoltaïque à concentration (CPV) » affirme Mathieu Baudrit, ingénieur-chercheur du CEA-Liten à l’INES.

En effet, les ingénieurs français ont commencéà sérieusement investir dans cette nouvelle filière. Elle consiste à améliorer la productivité d’une installation solaire photovoltaïque en augmentant la quantité d’énergie lumineuse reçue par surface de la cellule : des systèmes optiques concentrent la lumière et la cellule reçoit l’équivalent de plusieurs soleils. Bien entendu, cela n’empêche pas de profiter des progrès intrinsèques des cellules. C’est d’ailleurs leur niveau de performance atteint vers la fin des années 1990, en constante augmentation, qui ont poussé les industriels, comme Isofoton ou Amonix, à s’intéresser au CPV.

D’autres firmes sont nées, SolFocus ou Abengoa Solar, pour développer toute une gamme d’installations de puissances variées.

L’énergie lumineuse démultipliée

Les systèmes les plus simples sont des panneaux photovoltaïques conventionnels auxquels sont accolés des miroirs plans. Ils concentrent de 2 à 10 fois la lumière solaire, fonctionnent avec des cellules «classiques » et conviennent à des installations de faible puissance. Les centrales plus importantes – certaines atteignent 150 MW – utilisent des dispositifs optiques sophistiqués, comme des miroirs cylindro-paraboliques, des lentilles de Fresnel ou de grandes paraboles, qui concentrent jusqu’à plusieurs centaines de fois la lumière. Pour être constamment orientées vers le soleil, ces optiques sont installées sur des structures mobiles guidées par des appareils qui détectent l’astre et suivent sa course : les trackers.

L’ensemble est complexe et coûteux, mais assure en retour un éclairement quasi constant des cellules en journée, donc une production électrique soutenue, contrairement aux installations fixes qui présentent un étroit pic de production lorsque le soleil passe à la perpendiculaire du capteur.

Les cellules à l’épreuve de plusieurs soleils

Tous les problèmes ne sont pas résolus pour autant. Par exemple, les cellules supportent mal les hautes températures qui affectent leur rendement et leur durée de vie. C’est aujourd’hui un axe majeur de R&D. De même, la fiabilité des installations et l’intégration des différents éléments font l’objet de recherches actives. C’est sur ce dernier aspect que le CEA base sa stratégie : « Les industriels spécialistes des cellules, des optiques ou du tracking font très bien leur métier. Nous venons en soutien en leur proposant ce qui fait notre force : l’accès simultanéà toutes les disciplines, qui nous donne une vue d’ensemble du système » explique Mathieu Baudrit.

Une vision loin d’être anodine : il n’est pas rare en effet d’augmenter le rendement global d’une technologie de plus de 10% en améliorant l’intégra-ion de ses éléments !

Des innovations testées en conditions d’exploitation

Outre l’optimisation des centrales, le CEA travaille sur leur durée de vie en conditions d’exploitation, un aspect hors de la portée des partenaires industriels. L’INES met alors à profit ses enceintes de vieillissement accéléré ainsi que le site de tests en extérieur à Cadarache. Chaque projet se déroule peu ou prou selon le même scénario. Un dispositif «témoin », représentant l’état de l’art, est d’abord installé.

Puis, à chaque étape du développement, un autre dispositif, intégrant la nouveauté développée entre le partenaire industriel et le CEA, est implanté sur le même site. Et ce jusqu’à la fin. Cela permet à tout moment une comparaison réelle en termes de rendement et de production d’électricité. Aujourd’hui, le « record » de rendement de modules CPV est de 33,9 %, contre 20 % au mieux pour le photovoltaïque conventionnel. Jusqu’où pourra-t-on aller ? «On devrait atteindre 36 % avec les cellules actuelles. Mais une nouvelle génération de cellules arrive, et devrait assurer encore dix ans de progression jusqu’à 40 voire 50 % de rendement au niveau des modules» estime le chercheur.

Quelles cellules pour le photovoltaïque de demain ?

Elle est le cœur du système photovoltaïque, là où la lumière se transforme en courant électrique.

La cellule est composée de la jonction de deux couches de matériau semi-conducteur, l’une riche en électrons, dite N (négative) et l’autre pauvre, dite P (positive). Cette jonction crée un champ électrique où peut naître un courant si de l’énergie lumineuse arrive. Les meilleures cellules commercialisées aujourd’hui ont un rendement de 22 % (le maximum théorique étant de 30 %). Toutes, ou presque, sont en silicium, sous forme monocristalline pour les meilleures – et les plus chères à produire.

Comment aller au-delà ? Tout d’abord en multipliant les jonctions dans une même cellule. On trouve sur le marché des cellules à triple jonction d’un rendement de plus de 43 % (maximum théorique de 49 %) ; ce sont elles qui sont utilisées pour le photovoltaïque à concentration.

La prochaine génération, imminente, aura 4 jonctions mais les laboratoires étudient déjà des versions à cinq ou six (maximum théorique 65 %)1. Pour ces nouvelles architectures, le silicium laisse peu à peu la place à de nouveaux matériaux, dits III-V car ils sont composés d’éléments des colonnes III et V du tableau de Mendeleïev. D’autres voies, du domaine de la recherche fondamentale, sont explorées : utilisation de nanomatériaux pour des empilements de couches très minces, travail sur la géométrie de surface de la cellule afin de capter plus de lumière, etc.

[ src : defi du CEA n° 174 ]

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Le Commissaire européen à l’Energie, Guenther Oettinger a exprimé son soutien pour de nouveaux objectifs en matière d’énergies renouvelables après 2020 pour l’Union Européenne.

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