Le photovoltaïque, première énergie en 2050 : l’évidence du pourquoi, les exigences du...

Le photovoltaïque, première énergie en 2050 :Le photovoltaïque, première énergie en 2050 :l’évidence du pourquoi,l’évidence du pourquoi,

les exigences du comment.les exigences du comment.

Prospective 2100, Prospective 2100,

Villejuif, 9 octobre 2014Villejuif, 9 octobre 2014

Denis Bonnelle, Denis Bonnelle,

Denis.Bonnelle @ normalesup.orgDenis.Bonnelle @ normalesup.org

Le photovoltaïque, première énergie en 2050 :

l’évidence du pourquoi,

les exigences du comment.

Introduction : les défauts des « énergies renouvelables nouvelles »

(solaire, éolien, énergies marines, biocarburants…)

Les défauts des « énergies renouvelables nouvelles »

Coût

Intermittence (ou « variabilité »)

Part insignifiante du problème / de sa solution

Faible densité au km²

La fusion nucléaire / ITER

Coût


La fusion nucléaire / ITER

Coût sur lequel nous n’avons aucun préjugé


aujourd’hui

ITER : un projet à long terme…


Arriver à avoir un plasma sans trop d’instabilités pendant un

temps suffisant, à une pression et à une température suffisantes


Dégager plus d’énergie de fusion que

ce qu’on a consommé


et par ailleurs produire plus de matière fusible (à partir de 7Li) que ce qu’on

a consommé


Choisir entre continuer ce type de recherche assez fondamentale

sur des prototypes de plus en plus gros, ou, un jour, décider que l’on passe aux phases suivantes


Faire fonctionner de manière répétitive un tel système dans des conditions d’intensité qui

permettent d’envisager un intérêt économique


(on fait quand même voisiner des zones à des millions de °K et d’autres supraconductrices, des zones devant absorber le maximum de neutrons et d’autres le moins possible, etc. On peut imaginer des

phénomènes d’usure non négligeables, y compris de la structure elle-même dont la construction actuelle, en prototype, vaut des milliards)


Optimiser le tout d’un point de vue économique, c’est-à-dire d’abord être capable de savoir comment

réagit l’output quand on fait varier divers paramètres physiques


Divers paramètres physiques :- taille du système – en lien avec l’économie d’un réseau plutôt centralisé ou décentralisé, et aussi avec le choix d’un passage rapide ou différé à une production commerciale,

- configuration du plasma,

- durée des intervalles entre deux fusions,

- valeur du champ magnétique,

- énergie introduite dans le système pour chaque fusion,

- fréquence de remplacement de chaque type d’élément,

- matériaux choisis


D’abord être capable de savoir comment réagit l’output quand on

fait varier divers paramètres

physiques, et savoir quels sont les coûts associés


Étudier les questions d’aléas, de sécurité,

de gestion des déchets


Créer une culture profession-nelle chez les futurs techni-ciens qui petit à petit pren-dront le relai des ingénieurs


Apprendre à fabriquer en grande série et avec le meilleur rapport qualité / prix

d’une part les éléments des usines, d’autre part les consommables


Consommables : ceintures fertiles de Li, mais aussi toutes les

matières à irradiation par neutrons


Pour ces derniers (les consommables), apprendre à fabriquer aussi en série les machines qui les fabriqueront

et les retraiteront


Découvrir les lois de décroissance des coûts de tout ça en fonction

de l’expérience accumulée


En déduirela stratégie optimale de développement


Résister au découragement de l’opinion devant ce « tonneau des Danaï-des » de cette très longue période où tout cela coûte et ne rapporte rien


Construire une industrie de taille

macro-économique


Anticiper, à très long terme, le moment où le marché sera

mûr et ne sera plus qu’un marché de remplacement

Et pour le photovoltaïque ?

Anticiper, à très long terme, le moment où le marché sera

mûr et ne sera plus qu’un marché de remplacement


Construire une industrie de taille

macro-économique


En déduirela stratégie optimale de développement


Résister au découragement de l’opinion devant ce « tonneau des Danaï-des » de cette très longue période où tout cela coûte et ne rapporte rien


Découvrir les lois de décroissance des coûts de tout ça en fonction

de l’expérience accumulée


Apprendre à fabriquer en grande série et avec le meilleur rapport

qualité / prix d’une part les éléments des usines, d’autre part les consommables, et pour ces derniers, apprendre à fabriquer

aussi en série les machines qui les fabriqueront


Restent à faire


Déjà fait


Découvrir les lois de décroissance des coûts

en fonction de l’expérience accumulée


Découvrir les lois de décroissance des coûts

en fonction de l’expérience accumulée

(virgule française)

Un vrai cercle vertueux : la parité de prix de gros




0,35 $/Wc ?



5000 GWc ?

0,35 $/Wc ?

Un vrai vrai cercle vertueux : la parité de prix de gros avec paiement

de la gestion de la variabilité


0,2 $/Wc ?

Un vrai vrai cercle vertueux : la parité de prix de gros avec paiement

de la gestion de la variabilité


20000 GWc ?

0,2 $/Wc ?

Au fait, cette courbe est-elle vraiment prédictive ?


?

?


Facteurs défavorables

La courbe est bien vérifiée pour le « cœur de métier », mais pas forcément pour les coûts d’installation, de contractualisation, pour les onduleurs, etc.

Or nous sommes précisément au moment où ces coûts annexes vont devenir dominants.



Ceci est-il la preuve

que les fabricants

chinois font du

dumping ?


Ce qui est sûr, c’est qu’avec des prix aussi bas, ils doivent d’abord couvrir leurs coûts variables, et ils doivent en consacrer une plus faible part à leurs coûts fixes ;

Autrement dit, ils amortissent moins vite leurs investissements.


Ils amortissent moins vite leurs investissements



Et alors ?



Et alors ?

Cela ne peut-il pas être considéré comme un facteur favorable ?

Le cercle vertueux de base

Coût quasi-compétitif avec les autres énergies, y

compris en intégrant le coût de la gestion de la variabilité.

Taille du marché proche des besoins mondiaux actuels en

électricité

Économies d’échelle

Les « usines d’usines » et la productique

Coût sur lequel nous n’avons aucun préjugé


aujourd’hui


Construire une ou quelques usines centrales qui, chaque jour, produiraient chacune l’équi pe ment complet d’une ou quelques nouvelles usines capables de produire 100 000 panneaux de 1 m² par an (soit un toutes les cinq minutes).


Il faudrait à ce système une tren tai ne d’années pour équiper une centaine de milliers de km² de panneaux photovoltaïques (0,02 % de la surfa-ce de la planète) et satisfaire une très large part des besoins en énergie de l’humanité.

Le cercle vertueux de base




électricité


Courbe d’expérience

Pour faire encore mieux




électricité


Allongement des durées

d’amortissement


Et s’il manquait un petit coup de pouce ?




électricité



d’amortissement


Petit coup de pouce




électricité



d’amortissement


Petit coup de pouce

Pérennisation des débouchés




électricité



d’amortissement


Petit coup de pouce


Élimination des comportements de

passager clandestin




électricité



d’amortissement

Petit coup de pouce



passager clandestin



Petit coup de pouce



passager clandestin



?



passager clandestin



CoP 21 Consensuelle



passager clandestin




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin

Deux raisonnements par : quelle que soit l’alternative, le résultat est OK.

Les 5 premières années d’exploitation sont-elles profitables avec un tel amortissement ?

OuiNon

La profitabilité est facilement atteinte, puisque soit il n’y a plus de problème, soit ce calcul de profitabilité aurait pu

être fait avec un amortissement sur 15 ans

Plus de problème

Avec une durée d’amortissement de 5 ans, l’industrie arrive-t-elle à être profitable ?

Il est peu probable que de nouveaux concurrents apparaissent, donc les

premières usines ne deviendront pas obsolètes, et on peut continuer à les

exploiter pendant 10 ans de plus

Deux raisonnements par : quelle que soit l’alternative, le résultat est OK.

Le projet industriel et commercial est-il un succès ?

SuccèsÉchec

Les banquiers peuvent prêter avec un faible taux d’intérêt puisque dans les deux cas ils sont protégés contre les pertes en capital, et grâce à ce faible taux d’intérêt la

probabilité de succès est encore plus forte

Plus de problème

Un fonds public gagé sur des droits d’émission de CO2 à adjudiquer en 2050 peut-il garantir à des banquiers une absence de risque ?

La crise climatique n’est pas résolue, donc en 2050 il y aura de fortes restrictions sur

les droits d’émission de CO2, donc leur valeur sera élevée, donc on pourra s’en

servir pour rembourser les banques




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin

Passer de deux cercles vertueux à trois ?




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin

Création d’un fonds

gagé sur le CO2 à

adjudiquer en 2050

Taux d’intérêt faibles

Passer de deux cercles vertueux à trois ?




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin


gagé sur le CO2 à

adjudiquer en 2050


= raisonnement par : quelle que soit l’alternative, le résultat est OK




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin


gagé sur le CO2 à

adjudiquer en 2050



Nouveaux concurrents ?


?

?


?




électricité



d’amortissement

CoP 21 Consensuelle



passager clandestin


gagé sur le CO2 à

adjudiquer en 2050



Nouveaux concurrents ?



CoP 21 Consensuelle

Intégrer le coût de la gestion de la variabilité ?

Mais existe-t-il, au moins, des solutions techniques ? (Dire : « quand le soleil ne brille pas, on fait quoi ? », est-ce l’argument qui tue ?)

Existe-t-il des capacités de stockage suffisantes ?

Les step, « c’est de loin la technologie la plus mature et efficace, avec des rendements de 80 %. Et c’est la seule qui soit compétitive. Mais en France, la plupart des sites adéquats sont déjà occupés ».

Libération, Ecofutur, 2 décembre 2013


Capacité annuelle = énergie pouvant être déstockée en un cycle x nombre de cycles dans l’année.

La comparaison avec l’hydroélectricité est-elle fondée ?


• Hydroélectricité classique : - Peu chère au kWh- Tous les bons sites naturels sont déjà

équipés- Équivaut à du stockage intersaisonnier


• Parallèle Hydroélectricité / Steps : - Par analogie, les Steps seront également peu

chères au kWh, notamment pour le coût des conduites forcées, turbines, alternateurs, etc.

- Stockage quotidien capacité x 365


La question était :

Les step, « c’est de loin la technologie la plus mature et efficace, avec des rendements de 80 %. Et c’est la seule qui soit compétitive. Mais en France, la plupart des sites adéquats sont déjà occupés ».


Couples possibles Léman / Hongrin : > 100 GWh Norvège centrale : beaucoup plus Erie / Ontario : infiniment plus !

Desertec est-il mort ?


Afrique du Nord et soleil : deux caractéristiques qualitatives principales

Peu de diffusion : excellent pour le CSP

Les jours ne sont pas trop courts en hiver


Le CSP est brutalement dépassé par le PV dans la course aux coûts, mais il reste intéressant pour son stockage intrinsèque :

Il est normal que les industriels membres de Désertec et plus ou moins impliqués dans le CSP prennent le temps de la réflexion.


Le solaire doit-il ambitionner d’être aussi une énergie renouvelable d’hiver ?

Ça dépend des limites du gisement éolien

(d’abord, on verra des baisses de rentabilité pour des éoliennes « en série »)

Et le débat centralisé / décentralisé ?

?

?


?

Un des risques : que les coûts d’installation, de contractualisation, etc., ne diminuent pas aussi rapidement que les coûts du cœur de métier du photovoltaïque : les modules


?

Mais on peut aussi parier sur la parité réseau à la place de la parité de prix de gros


Les steps, Desertec : c’est de la gestion centralisée de la variabilité du PV

En face, on peut préférer la gestion décentralisée : chacun ses batteries au lithium dans son garage


Conclusion : deux modèles possibles :Un avec des coûts moins faibles, mais suffisants pour atteindre la parité réseau, et ensuite ne plus rien avoir à demander à personne.L’autre qui vise une part de marché vraiment dominante pour le PV

Quelques derniers ordres de grandeur

Le coût d’Iter (invest + fonct) : ≈1010 €.


Le coût d’Iter (invest + fonct) : ≈1010 €. La valeur d’un futur PV dominant : 1012 à 1013

€



€ La valeur du subventionnement évité si on va

directement à l’économie la plus rationnelle d’un futur PV dominant (usines d’usines) : idem



€ La valeur du subventionnement évité si on va directement à

l’économie la plus rationnelle d’un futur PV dominant (usines d’usines) : idem

La valeur du surcroît de croissance généré par la résolution des crises climatique et énergéti-que : 1013 à 1014

€


Le coût d’un an de travail (2015) d’une dizaine d’économistes professionnels pour vérifier et affiner ce qui précède : ≈106 €.



Par rapport aux ordres de grandeurs de la diapo précédente : x 10-4 à 10-8

€



Par rapport aux ordres de grandeurs de la diapo précédente : x 10-4 à 10-8

€ Or, il ne se passe rien !?!?

Désolé de vous avoir fait perdre votre temps pour une conférence dont la pertinence est comprise

entre 0,000001 % et 0,01 %

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