Le monde peut produire suffisamment d’énergie solaire pour atteindre les objectifs de décarbonation

Les chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) ont modélisé des voies viables pour fournir la capacité estimée à 60 TW nécessaire à la décarbonation.

Image : NREL, RRL Solar, Creative Commons License CC BY 4.0

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D’après pv magazine USA

Plus de 100 pays se sont engagés à atteindre la neutralité carbone d’ici 2050, selon les Nations Unies. Une étude récente menée par des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) des États-Unis a révélé que pour décarboner totalement les systèmes électriques mondiaux à l’aide de l’énergie solaire au cours de la décennie 2050-2060, le monde devrait installer 63,4 TW de photovoltaïque. Les résultats de l’étude sont publiés dans “Photovoltaic Deployment Scenarios Toward Global Decarbonization : Role of Disruptive Technologies“, qui paraît dans la revue Solar RRL.

Les chercheurs ont modélisé des trajectoires viables pour fournir plus de 60 TW de capacité solaire installée afin d’atteindre l’objectif de décarbonation mondiale et ont étudié l’effet d’une technologie de rupture sur le coût de déploiement et les opportunités de marché. Ils ont conclu qu’il est possible d’augmenter la production pour atteindre les 2,9 TW à 3,7 TW nécessaires par an dans un délai de 10 à 15 ans, un objectif qui coûtera entre 600 et 660 milliards de dollars. Le modèle prévoit l’utilisation de technologies existantes ainsi que de technologies matures utilisant le silicium et le CdTe. L’étude estime que les technologies de rupture offrent une opportunité de marché de 1 à 2 billions de dollars et que le potentiel de réduction des coûts pourrait s’élever à des centaines de milliards de dollars.

Prise en compte des technologies de rupture

Les technologies de rupture comprennent le photovoltaïque à base de tellurure de cadmium (CdTe), les pérovskites et les technologies tandem. Le CdTe, qui est la technologie utilisée par les fabricants de panneaux solaires First Solar et Toledo Solar, entre autres, représente actuellement environ 16 % du marché solaire américain, selon le NREL. Les pérovskites posent des problèmes de durabilité à long terme, mais elles offrent des avantages en termes de fabrication, car elles peuvent être imprimées rapidement et à un coût relativement faible selon une méthode de rouleau à rouleau. Les tandems associent des technologies, telles que la pérovskite sur le silicium, et plusieurs entreprises commencent à fabriquer des tandems, notamment TandemPV, CubicPV et OxfordPV.

Selon le NREL, les dispositifs tandem et les minimodules affichent des rendements allant jusqu’à 31,25 %. Bien que ces rendements soient prometteurs et que d’autres tandems continuent d’être développés, des travaux de R&D sont encore nécessaires pour que ces dispositifs puissent être fabriqués à l’échelle requise pour atteindre des capacités de l’ordre du térawatt.

« Il existe des trajectoires économiquement viables qui permettent d’atteindre la capacité de fabrication nécessaire pour produire la quantité de photovoltaïque requise pour décarboniser complètement l’économie énergétique mondiale, a déclaré Jao van de Lagemaat, directeur du centre de chimie et de nanoscience au NREL du ministère américain de l’énergie. Les technologies émergentes pourraient potentiellement réduire le coût de ce déploiement de manière significative si elles sont commercialisées à temps ».

Fournir suffisamment d’énergie solaire au cours des deux prochaines décennies pour décarboner le système électrique mondial nécessitera une « montée en puissance sans précédent de la capacité de production », mais c’est réalisable, selon l’analyse du NREL.

Déploiement du silicium. a) Demande cumulée du marché pour le photovoltaïque donnée par une distribution de Verhulst en fonction du temps (rouge) et déploiement réalisé modélisé (points bleus) en raison de l’investissement différé dans les usines. La courbe orange montre l’écart entre la demande et l’offre de PV. b) Investissement total minimum CapEx (2020 USD sans inflation) en fonction de l’année de décarbonisation nécessaire pour créer la capacité de fabrication permettant d’atteindre 63,4 TW d’ici l’année de décarbonation.

Image : NREL, RRL Solar, Creative Commons License CC BY 4.0

L’objectif estimé de 63,4 TW nécessaire entre 2050 et 2060 représente une multiplication par 60 de la quantité d’énergie photovoltaïque installée dans le monde aujourd’hui. Lorsque les chercheurs affirment que cela est possible, ils partent de l’hypothèse que les investisseurs protègent leurs investissements en évitant les actifs de production échoués. Le modèle démontre qu’une montée en puissance durable de la fabrication est possible et que les technologies de rupture joueront un rôle dans la réduction des coûts d’investissement. Une autre hypothèse est que la durée de vie d’un module photovoltaïque augmentera considérablement, passant d’une moyenne de 30 ans en 2020 à 50 ans en 2040. Au-delà de la décennie 2050-2060, Jao van de Lagemaat a noté que le retrait des modules et la croissance démographique seront les moteurs d’une « demande relativement modeste » une fois que la décarbonation mondiale sera atteinte.

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