le juste rendement de l’électricité solaire et éolienne

vidéo didactique ici

 

Les panneaux solaires photovoltaïques ont un mauvais rendement, ils consomment beaucoup d’énergie pour leur fabrication. Qui n’a jamais entendu ces phrases ?

Pourtant c’est exactement l’inverse : ces panneaux solaires sont des  moyens prodigieusement efficaces pour produire de l’électricité.

Parce que le gros oubli de ces phrases, c’est que les panneaux solaires produisent sans rien consommer pendant toute leur vie, si ce n’est du soleil qui, pour l’heure, est gratuit et coule à flots sans être utilisé. Ou si peu.

Et que pendant ce temps, produire de l’électricité avec une centrale classique se fait avec une débauche d’énergie pour chaque kWh produit.

Officiellement, le rendement c’est la comparaison entre l’énergie consommée et l’énergie produite.

L’énergie que consomme un panneau solaire, c’est celle qu’il consomme pour sa fabrication, et basta.

Et un simple calcul (1) nous dit qu’un panneau solaire produit, sur son cycle de vie, 10 fois plus d’énergie qu’il n’a consommé pour sa fabrication. Et non seulement ils produisent plus qu’ils ne consomment, mais ils font une sacrée plus-value en restituant de l’électricité.

Produire 10 fois plus qu’on a consommé, traduit en rendement, cela fait 1000 %. Ou plutôt ferait 1000 %, parce qu’en théorie, on n’a pas le droit de dépasser 100 %. Ce n’est pas prévu officiellement de produire plus que ce que l’on a consommé, c’est dire le niveau de la performance (2).

À côté de cela, donc, nous faisons l’essentiel de notre électricité avec des centrales thermiques. C’est le cas des centrales nucléaires, à charbon, à gaz ou encore à biomasse, la façon polie de dire qu’on en est à brûler nos forêts pour faire notre électricité.

Ces centrales transforment de la chaleur en électricité, avec un rendement d’environ 33 %, c’est à dire qu’elles consomment 3 kWh sous forme de chaleur pour faire 1 kWh d’électricité (3).

Que l’on accepte de mettre 3 de chaleur pour récupérer 1 d’électricité, c’est dire à quel point c’est une plus-value de faire de l’électricité !

Revenons en à notre comparaison. Un panneau solaire a un « rendement » de 1000 %, une centrale thermique a un rendement de 33 %. C’est à dire que l’électricité qui sort d’un panneau solaire a un bilan énergétique 30 fois meilleur que celle qui sort d’une centrale thermique. (1000/33=30)

Qui dit mieux ? Les éoliennes. Leur temps de retour moyen est de 1 an, pour une durée de vie de 20 ans. Ainsi elles produisent 20 fois plus qu’elles n’ont consommé, soit un rendement de 2000 %.(4)

C’est à dire 2 fois mieux qu’un panneau solaire, ou encore 60 fois mieux qu’une centrale thermique.

Pour prendre la mesure de la méprise, je vous propose une métaphore.

Imaginez que ce sont des voitures. Vous avez le choix entre une qui consomme 3 litres au 100, une qui consomme 6 l/100, et une qui consomme… 180 l/100. Qui prendrait celle qui consomme 180 litres pour ses déplacements quotidiens ? Elle serait bien sûr réservée aux jours où les deux autres sont en panne. Et encore, quand on n’a pas d’autre choix que de se déplacer.

Si on applique cette logique élémentaire à la production d’électricité, cela se traduirait par : notre production d’électricité devrait se faire essentiellement par du solaire et de l’éolien, et l’électricité thermique, dont la principale qualité est d’être « pilotable », c’est à dire qu’on peut en avoir quand on veut, devrait être réservée exclusivement à boucher les trous de ces fichues énergies alternatives qui n’en font qu’à leur tête.

Un mot sur la cogénération, cette optimisation des centrales thermiques en récupérant la chaleur perdue du processus (appelée aussi chaleur fatale) pour des applications de chauffage.

D’abord, même si ces centrales arrivaient à 100 % de rendement, le bilan de la cogénération resterait inférieur à celui des panneaux solaires. En d’autres termes, on ne fait pas un cheval de course avec un bourricot.

Et surtout, la cogénération rend le chauffage des bâtiments dépendant de la production d’électricité. Donc pas question d’arrêter la centrale les jours de soleil. Et elles contraignent à l’utilisation de l’électricité thermique d’une façon permanente, en lui faisant perdre son aptitude à être pilotée en fonction des aléas des intermittentes.

Un dernier mot pour le moins positif, pour le cas où je ne l’aurais pas été suffisamment jusqu’ici.

Ces panneaux solaires produisent largement plus qu’ils n’ont consommé, ce qui est une qualité qui n’est pas appréciée à sa juste valeur :

Admettons que l’on fabrique de nouveaux panneaux solaires avec de l’énergie fournie par des panneaux solaires. Après tout ils font de l’électricité, et elle est apte à tous les usages.

Il nous resterait encore de l’énergie pour notre consommation, et en même temps on aurait de quoi faire perdurer la production d’ électricité. Les ressources nécessaires à la fabrication de nouveaux panneaux ? Elles seraient prélevées sur les anciens, à peu près tout y est recyclable.

Bref, avec les panneaux solaires photovoltaïques, on a inventé l’énergie perpétuelle sans même s’en rendre compte. Rien que ça.

 

NOTES :

(1) Quelques sources parlant du besoin en énergie de la fabrication des panneaux photovoltaïques :

Selon cette source, http://energie-developpement.blogspot.fr/2012/10/EROEI-taux-retour-energetique.html le taux de retour du photovoltaïque est de 6,8, donc il produit environ 7 fois ce qu’il a consommé au départ ; ce chiffre me semble sévère, car selon cette étude :

http://fr.slideshare.net/Innhotep/innhotep-energie-grise-photovoltaque

3 ans est le temps de retour d’une installation en toiture, à paris, avec des panneaux datant d’il y a 15 ans. Et cette valeur (ainsi que la durée de vie de 30 ans) est aussi reprise ici : http://www.photovoltaique.info/IMG/pdf/PV_Fab_Envt_final_26082009.pdf

Une durée de vie de 30 ans des panneaux est un chiffre communément accepté, il existe sur le marché des panneaux garantis pour cette durée de vie ( par exemple : http://www.alma-solarshop.fr/panneau-solarworld/624-panneau-solarworld-sunmodule-protect-250p.html ) : la longévité réelle est censée être bien au-delà.

La production diminue avec le temps, elle peut être garantie pour être de 85 % de la production originelle au bout de 25 ans. ( http://www.alma-solarshop.fr/panneau-bisol/921-panneau-solaire-bisol-bmo-250-transparent.html )

Donc 3 ans de temps de retour pour une durée de vie de 30 ans, cela laisse le temps de produire 10 fois plus que ce qui a été consommé pour la fabrication. (30/3=10)

(2) il existe quelques dispositifs permettant de produire plus que ce qui est consommé, en s’aidant des éléments naturels. C’est le cas par exemple de la pompe à chaleur. Pour ces appareils, on parle plutôt « d’efficacité thermodynamique ». https://fr.wikipedia.org/wiki/Efficacit%C3%A9_%C3%A9nerg%C3%A9tique_(thermodynamique)

(3) Pour citer une source sur le rendement des centrales thermiques : http://www.negawatt.org/telechargement/PointeElec/nW%20Pointe%20elec%20Presentation%20011209.pdf

Ce rendement est variable selon les énergies utilisées et le type de centrale.

http://direns.mines-paristech.fr/Sites/Thopt/fr/co/centrales-vapeur.html

Les centrales récentes arriveraient à des rendements supérieurs, approchant 40 %. Les centrales nucléaires actuelles ont été construites à une époque où on n’atteignait pas ces rendements, et de plus le fluide qui passe dans le réacteur, pour des raisons de sécurité, est sur un circuit différent que celui qui circule dans la turbine : il y a donc un échange de température supplémentaire qui n’est pas à l’avantage des centrales nucléaires. Les centrales à bois semblent être handicapées par une densité énergétique moindre que celle des autres combustibles, et les rendements réels seraient de l’ordre de 30 %, voire inférieurs, selon cette synthèse : http://www.perspectivesecologiques.com/telechargements/ADRET%20MORVAN%20Biomasse%20Energie%20Article%20J-F%20Davaut%20Avr14.doc

(4) encore une fois, faisons appel à l’eroi (taux de retour énergétique) :

http://energie-developpement.blogspot.fr/2012/10/EROEI-taux-retour-energetique.html

qui donne un eroi de 18 pour l’éolien, c’est à dire que l’éolien produit 18 fois plus qu’il n’a consommé pour sa fabrication.

Les chiffres annoncés dans ces calculs d’eroi sont en général très variables, comme on peut le voir sur wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Taux_de_retour_%C3%A9nerg%C3%A9tique

Et en tous cas ce 20 pour 1 de l’éolien semble une moyenne acceptable.

Un mot sur l’EROI, le taux de retour énergétique, que je cite dans les sources : Pour l’électricité éolienne et photovoltaïque ce taux compare l’énergie grise des installations à l’électricité que ces procédés restituent. Ce qui est finalement la seule référence que l’on a « sous la main ».

Pour l’uranium et pour les autres combustibles, c’est l’énergie de l’extraction et de la préparation du combustible qui est comparée à l’énergie restituée, dans le combustible, avant la transformation en électricité ! . En dessous de 1 on dépense plus d’énergie qu’on en récupère donc ce n’est pas rentable. Si l’on comparait ces combustibles, comme pour l’éolien et le solaire, à l’électricité restituée, leur EROI serait de 0,3 et serait calamiteux !