Le photovoltaïque dans les Alpes est inévitable

Texte : Jürg Rohrer, groupe de recherche Énergies renouvelables ZHAW

Les énergies fossiles représentent environ 75  des émissions nationales de gaz à ­effet de serre de la Suisse. Par conséquent, une décarbonisation rapide du système énergétique, c’est-à-dire une transition vers les énergies renouvelables, est inévitable. Si la Suisse choisit la manière la plus efficace de décarboniser, cela signifiera, entre autres, le passage de l’approvisionnement en chaleur de la grande majorité des bâtiments à des pompes à chaleur et la conversion des voitures, des véhicules de livraison et des camions à la mobilité électrique. Cela entraînera une augmentation de la demande d’électricité en Suisse. Les dernières Perspectives énergétiques 2050+ de la Confédération prévoient une augmentation de 25  par rapport à aujourd’hui jusqu’en 2050. D’autres estimations (dont la mienne) sont beaucoup plus élevées et situent l’augmentation de la demande d’électricité à 50 . En outre, les centrales nucléaires suisses seront mises hors service dans un avenir proche, de sorte que ce tiers de la production d’électricité suisse devra également être remplacé par des sources renouvelables. D’où viendra l’électricité supplémentaire  Aujourd’hui, la Suisse exporte de l’électricité en été et en importe à peu près autant en hiver, ce qui donne un compte annuel équilibré. Etant donné que les pays voisins devront également décarboniser leurs systèmes énergétiques, la demande d’électricité y augmentera également à l’avenir. Par conséquent, les possibilités d’importation deviendront beaucoup plus incertaines. L’expansion de la production d’électricité en Suisse est donc judicieuse en termes de sécurité d’approvisionnement. Cela permettra également de créer des emplois dans le pays.

Potentiel sur les toits et les façades

Le potentiel le plus important se situe de loin sur les toits et les façades des bâtiments. Avec le potentiel d’expansion plus modeste de l’énergie éolienne, de l’énergie hydraulique, etc., le photovoltaïque (PV) pourrait couvrir la demande d’électricité prévue pour 2050. Cependant, il y a deux problèmes  premièrement, la réalisation du potentiel du photovoltaïque et de l’éolien ne progresse pas beaucoup. Le WWF Suisse, par exemple, a calculé qu’il faudra 262 ans pour que le potentiel photovoltaïque des toits soit épuisé si nous continuons au même rythme qu’avant. En réalité, la Suisse devrait déjà être neutre sur le plan climatique d’ici 2030, ce qui signifie que nous devrions construire des systèmes photovoltaïques à un rythme beaucoup plus rapide. Le deuxième problème est la production d’électricité en hiver  le photovoltaïque et l’hydroélectricité fournissent environ les trois quarts de la production d’électricité en été. On pourrait y remédier en développant l’énergie éolienne, qui produirait deux tiers de l’électricité en hiver, et en construisant des centrales photovoltaïques dans les Alpes, qui produiraient la moitié de l’électricité en hiver. En outre, il existe des installations de stockage saisonnier qui permettent de transférer l’électricité de l’été à l’hiver.

Une meilleure production hivernale dans les Alpes 

Avec l’installation photovoltaïque d’essai sur le Totalp à Davos, à 2500 mètres d’altitude, le groupe de recherche sur les énergies renouvelables de la Haute école ­spécialisée zurichoise (ZHAW), en collaboration avec l’EPF de Lausanne, l’Institut pour l’étude de la neige et des avalanches (SLF) et EKZ, étudie la production d’électricité des systèmes photovoltaïques dans les Alpes. Trois à quatre modules sont disposés sur chacune des installations expérimentales composées d’une sorte de volet dont l’angle d’inclinaison est réglable. Par exemple, les deux volets tout à droite sont disposés verticalement, tandis que les deux volets du milieu ont un angle d’inclinaison de 70 degrés par rapport à l’horizontale. Les modules PV se composent d’une part de modules standards classiques (monofaciaux), tels qu’ils sont utilisés sur les toits des bâtiments, et d’autre part de modules bifaciaux, qui peuvent convertir en électricité le rayonnement provenant de l’avant et de l’arrière. Le graphique montre les rendements des modules des différents volets entre 2018 à 2020. Tout à droite, le rendement d’une installation photovoltaïque à Wädenswil est représenté en gris comme une installation typique du Plateau. Les modules bifaciaux inclinés à 70 degrés de l’installation expérimentale ont produit le rendement annuel le plus élevé et également le rendement hivernal le plus élevé (partie inférieure des diagrammes en bâton, représentée en foncé). Le rendement annuel de ces modules est plus de deux fois supérieur à celui de Wädenswil et le rendement au semestre d’hiver est plus de quatre fois ­supérieur à celui d’une installation photovoltaïque typique du Plateau. Le rendement annuel double par rapport au Plateau et la part d’électricité hivernale d’environ 50  rendent les systèmes photovoltaïques des Alpes très intéressants pour l’approvisionnement en électricité de demain.

Le PV dans les Alpes comme alternative

Bien entendu, les toits doivent avant tout être équipés de systèmes photovoltaïques. L’ensemble des toits adaptés en Suisse représente une surface photovoltaïque de 230 à 260 km². Cela permettrait de produire environ deux tiers des besoins en électricité actuels. Toutefois, si notre société n’est pas prête à imposer la construction de systèmes photovoltaïques sur les toits et les façades par des mesures appropriées, nous devrons finalement construire des systèmes photovoltaïques sur d’autres surfaces. Dans les Alpes, seule la moitié de la surface est nécessaire et le besoin de stockage saisonnier est réduit. Toutefois, il faut savoir que nous parlons de kilomètres carrés de surface photovoltaïque (voir ci-dessus) et pas seulement de quelques panneaux individuels sur un refuge de montagne. Nous ne pouvons qu’espérer que nous devrons sacrifier le moins de paysage possible pour la transition énergétique. Cela dépend en grande partie de l’efficacité avec laquelle nous traiterons l’énergie à l’avenir et dans quelle mesure nous utiliserons les toits et les façades pour produire de l’électricité. Avec les recherches menées sur le site d’essai de Davos-Totalp, nous voulons contribuer à ce que les installations photovoltaïques en montagne fournissent le meilleur rendement électrique possible et à ce que les effets négatifs soient minimisés.

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