Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?

C’est l’énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil au moyen de capteurs photovoltaïques.

La cellule photovoltaïque solaire, un dispositif utilisant l'effet photovoltaïque, permet de convertir directement le rayonnement solaire en énergie électrique. Un système photovoltaïque consiste en un ensemble de cellules montées en panneaux qui sont reliés en série, en parallèle ou de façon combinée.

Il existe dans le monde diverses technologies photovoltaïques, qui ont atteint différents niveaux de développement. Mis à part le photovoltaïque, il existe plusieurs autres techniques de production d’énergie solaire.

Panneaux photovoltaïques au sol

Pour en savoir plus sur l’énergie solaire photovoltaïque, consulter la fiche technique intégrale [pdf - 770 Ko]

État de la situation

L’industrie photovoltaïque mondiale a beaucoup progressé depuis une décennie. Sa capacité installée est passée de 1 790 MW à 137 000 MW sur la période 2001-2013 – c’est 40 % d’augmentation en moyenne par année. En 2013, la filière solaire photovoltaïque représentait environ 1 % du bilan mondial de production d’électricité et 4 % de la puissance installée disponible.

Les systèmes photovoltaïques raccordés à un réseau électrique occupent 95 % du marché actuel et les systèmes hors réseau, 5 %.

Au Québec, la filière solaire photovoltaïque à production centralisée en est à l’étape de l’expérimentation. Quant à la production décentralisée, bien que peu répandue encore, elle existe bel et bien.

Potentiel solaire photovoltaïque

La ressource solaire est plus ou moins disponible, car l’ensoleillement est variable et parfois difficile à prévoir selon l’heure du jour, les conditions climatiques et la saison. L’insolation journalière change selon la région du Canada. La ressource est indisponible en période de pointe hivernale au Québec (matin et soir). En conséquence, le système photovoltaïque doit être adapté à la grande variation d’ensoleillement entre les saisons d’hiver et d’été, particulièrement dans le nord du Québec.

Au Québec, la disponibilité variable de la ressource a de multiples impacts d’ordre technique dans le cas d’un système photovoltaïque raccordé au réseau électrique, surtout si la capacité installée globale ou locale devient importante. Ultimement, ces contraintes techniques influenceront, pour une question de prix, le choix d’un tel système de production d’électricité.

Dans le sud du Québec où se concentre la grande majorité de la population, le facteur d’utilisation annuel d’un système photovoltaïque avoisine 16 ou 17 %. Il est supérieur à celui de l’Allemagne ou du Japon, qui sont néanmoins les chefs de file du marché mondial de l’énergie solaire photovoltaïque.

Rendement et coûts

En 2014, le rendement de conversion des modules photovoltaïques utilisés pour les microréseaux électriques atteint en moyenne 15 %. Celui des cellules multijonctions dépasse 40 %, mais leur coût de fabrication est encore trop élevé pour un déploiement à grande échelle. Toutes les technologies photovoltaïques, étant plus ou moins sensibles à la température, affichent un rendement et une puissance qui peuvent varier sous une même insolation jusqu’à 30 % entre les saisons d’été et d’hiver.

Le principal frein à l’essor de la filière solaire photovoltaïque reste les coûts d’investissement. Au cours de la dernière décennie, une industrie est née à coups d’incitatifs généreux au développement surtout de systèmes raccordés à un réseau électrique. Ces dernières années cependant, on a observé une importante baisse des coûts.

Au Québec, les coûts d’investissement actuels (2014) d’un petit système photovoltaïque raccordé à un réseau restent encore supérieurs à ceux de la filière éolienne ou de la filière hydroélectrique (projets d’Hydro-Québec).

Avantages et inconvénients

  • Production intermittente, parfois difficile à prévoir selon l’heure du jour, les conditions climatiques et la saison de l’année.
  • Production optimisée avec l’utilisation d’un système de stockage d’énergie.
  • Aucune pièce en mouvement.
  • Concept évolutif ou modulaire (modules ajoutés au besoin), permettant d’augmenter la puissance installée, dimension variable.
  • Fiabilité, longue durée de vie (environ 30 ans).
  • Peu d'entretien, coût d’exploitation peu élevé.
  • Grand potentiel de sites d’implantation (bâtiments, pare-soleil de stationnements , espaces ouverts, etc.).
  • Système au sol requérant un grand espace.

Développement durable

Les principaux enjeux pour les grands systèmes photovoltaïques au sol sont :

  • Effet visuel : nombre d’unités, dimension, couleur et brillance.
  • Aucun impact sonore.
  • Obstacle à l’écoulement des eaux pluviales et imperméabilisation partielle des sols (selon le type de fondation du système).
  • Utilisation de quantités d’eau importantes à des fins de refroidissement et de nettoyage, génération d’eaux usées.
  • Augmentation des risques de dégradation du sol, par exemple érosion.
  • Impact sur les habitats naturels, perturbation de la faune.
  • Conflits possibles avec d’autres activités : terres agricoles, routes et chemins d’accès, espaces boisés et espaces bâtis (impact sur la valeur foncière).
  • Utilisation d’éléments toxiques lors de la fabrication.
  • Zéro émission de gaz à effet de serre et de contaminants atmosphériques lors de l’exploitation.
  • Faible empreinte environnementale durant le cycle de vie.

Voir aussi

Consulter la fiche technique intégrale pour en savoir plus sur l’énergie hydrolienne :

  • Effet photovoltaïque
  • Types de technologies
  • Procédés de production d’énergie solaire
  • Ensoleillement intermittent
  • Insolation journalière
  • Coûts moyens
  • Systèmes et réseaux
  • Changements climatiques et la qualité de l’air
  • Analyse du cycle de vie
  • Écosystèmes et biodiversité
  • Santé et qualité de vie
  • Aménagement du territoire
  • Économie régionale
  • Acceptabilité sociale