Etude PwC sur la filière photovoltaïque en France (2012)

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Notre analyse de la filière photovoltaïque sur les trois piliers du Développement Durable permet de tirer les enseignements suivants :

- Un marché dynamique et fortement subventionné
- Des enjeux environnementaux différenciés selon les technologies
- De nouveaux emplois et un plus grand accès à l’énergie

Un potentiel de développement pour accroître la compétitivité de la filière

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Etude PwC sur la filière photovoltaïque en France (2012)

  1. 1. Photovoltaïque, vers une filière durable ? Les critères de compétitivité économiques, environnementaux et sociétauxDécembre 2012
  2. 2. RésuméNotre analyse de la filière photovoltaïque sur les trois en cours. Notons également que les produits ne se limitentpiliers du Développement Durable permet de tirer les pas aux seuls modules : onduleurs, batteries de stockage,enseignements suivants : etc. font l’objet de recherches et d’efforts pour en réduire les coûts et augmenter les performances.Un marché dynamique et Les technologies photovoltaïques les plus présentes sur le marché sont les technologies au silicium cristallin standardfortement subventionné (dites de première génération ou classiques) à plus de 80%, suivies des technologies couches minces (dites de secondeLongtemps réservée à des utilisations hors réseau lorsque génération).celui-ci était difficilement accessible (zones peu habitées,îles), l’énergie photovoltaïque connaît un essor récent sous En termes de demande, après le « rush » récent en Italie,l’impulsion des pays souhaitant se doter d’une capacité les baisses de tarif de rachat annoncées et/ou en cours ende production d’électricité locale facilement intégrable, Europe laissent à penser que les relais de croissance futursprévisible, et souvent exploitant un fort gisement disponible. du marché mondial se trouveront plutôt aux Etats-Unis, en Chine mais également en Inde, en Asie du Sud-Est et enConstaté depuis le début des années 2000, cet essor Amérique du Sud.est encore majoritairement dépendant des politiquesvolontaristes au niveau des pays, notamment des mesures L’énergie photovoltaïque pourra se substituer complètementde subventions publiques destinées à compenser sa moindre aux moyens conventionnels quand deux conditionscompétitivité économique en comparaison des solutions seront remplies : la compétitivité économique par rapporténergétiques plus conventionnelles. au coût de production et de distribution de l’électricité conventionnelle (que l’on nomme parité réseau) et quandMais cette situation évolue rapidement du fait d’une elle pourra être stockée de façon économique et durable.réduction des coûts de la technologie photovoltaïque, desnombreux financements de recherche et des effets d’échelle En matière de parité réseau, elle devrait largement avoir étédécoulant de l’accélération importante de la puissance atteinte à l’horizon 2050 dans la totalité des pays. En effet,installée qui assure une meilleure compétitivité. Dans l’énergie solaire devrait être très compétitive à cet horizondes zones à fort ensoleillement et où le mix énergétique de temps puisque dès 2030 le coût du Wc installé devraitest onéreux, l’énergie solaire est déjà compétitive. Elle passer sous les 1$. D’après les Etats Généraux du Solairereprésente aussi pour les pays du pourtour méditerranéen Photovoltaïque (Octobre 2011), la parité en France devraitet au Moyen-Orient une réelle opportunité de transition être atteinte en 2016 pour les régions du Sud et en 2020énergétique et/ou d’arbitrage pour libérer la production pour celles du Nord.d’hydrocarbures destinée à alimenter le réseau électriquelocal. En matière de stockage, les perspectives sont plus complexes et dépassent le cadre de cette étude. Les solutionsEn termes d’offre de technologies de production (on parle actuellement en cours de test (batteries Li-Ion pour lede modules photovoltaïques, qui convertissent la lumière en secteur résidentiel, Na-S pour les fermes solaires) ne sontélectricité), l’Europe et le Japon ont perdu leur domination pas encore satisfaisantes en termes de coût et parfois deen parts de marché au profit de la Chine, qui confirme son performance.avantage compétitif notamment grâce à une massificationdes moyens de production, une chaîne industrielle L’énergie photovoltaïque à parité réseau, même nonintégrée (du silicium au module) et à des subventions du stockable, a quand même devant elle un vaste marchégouvernement chinois. Le marché reste toutefois ouvert, accessible qu’elle ne manquera pas de conquérir.des innovations au niveau des moyens de production, destechnologies de module et des « business models » étant PwC | 1
  3. 3. Des enjeux environnementaux et à l’installation, mais lorsque l’on considère des périodes différenciés selon les plus longues (au-delà de 4 ans), le rendement élevé devient un facteur très différenciant entre technologies. technologies La surface du panneau est un paramètre à prendre en Plusieurs critères d’analyse ont été considérés pour l’étude compte : si la surface utilisée est un facteur limitant de six technologies sur les principales étapes du cycle de important dans une installation photovoltaïque, alors vie d’un panneau photovoltaïque, à savoir sa production, d’un point de vue énergétique il conviendra de favoriser son installation, son utilisation et sa fin de vie. les technologies à haut rendement, soit les technologies classiques (très appropriées pour les installations en Globalement, sur leur cycle de vie, les technologies toiture particulièrement de faible surface). En revanche couches minces sont moins consommatrices d’énergie lorsque la surface est un facteur secondaire et non primaire et moins émettrices de gaz à effet de serre que limitant, il convient alors d’examiner les différentes les technologies classiques (à base de silicium), ce qui technologies. Dans ce cas, d’un point de vue énergétique, est particulièrement le cas en phase de production où on favorisera les technologies à faible impact lors du cycle les postes les plus contributeurs sont les procédés de de vie, soit les technologies couches minces. fabrication des panneaux pour les premières et l’emploi des matières premières pour les secondes. D’un point de vue « carbone », il apparaît plus intéressant d’équiper de panneaux photovoltaïques les pays au mix Remarque : L’optimisation de trois points du rendement d’une énergétique carboné, similaire à l’Allemagne et aux technologie donnée contribue à la réduction des impacts Etats-Unis plutôt que la France par exemple, ou d’autres sur l’effet de serre de 16 à 30 %, selon la technologie et sa pays comme la Suisse ou la Norvège dont l’énergie composition matière. est majoritairement hydraulique donc générant peu d’émissions de gaz à effet de serre. Dans ce cas en effet Sur la phase de production, on notera une plus faible l’impact à l’utilisation compense rapidement l’impact consommation d’eau des technologies couches minces d’une localisation de la production dans un pays au mix qui en revanche utilisent des ressources minérales rares, énergétique carboné. ce qui pourrait constituer un frein à leur développement du fait de difficultés d’approvisionnement en matières En fin de vie le recyclage des matériaux et en particulier premières. des ressources rares est sans aucun doute un enjeu majeur ; les filières de traitement s’organisent peu à peu La localisation de la fabrication d’un panneau conditionne et des associations se créent pour aider les fabricants. majoritairement les impacts sur l’effet de serre du procédé Le sujet est néanmoins récent et les experts s’accordent puisqu’ils dépendent du mix énergétique du pays (plus sur le fait que les quantités actuelles à recycler sont trop d’impacts en Chine et aux États-Unis, qu’en France par faibles pour que le modèle économique du recyclage soit exemple). Le choix préférentiel d’une technologie de économiquement viable. panneau, moins impactante si fabriquée en Europe, peut être remis en cause pour une fabrication chinoise. Ainsi A l’issue de nombreux débats et négociations l’inclusion pour les technologies couches minces une localisation des panneaux photovoltaïque dans le périmètre couvert européenne plutôt qu’asiatique permettrait de réduire par la Directive DEEE a été actée en juillet 2012 par l’impact sur l’effet de serre. une refonte de la directive. Cela acte notamment responsabilité des producteurs en matière de collecte et À l’installation des panneaux les impacts de recyclage. environnementaux ne sont pas liés aux technologies elles-mêmes mais aux matériaux de construction annexes Il est clair enfin que la question de la fin de vie doit être utilisés pour l’installation et au dimensionnement de abordée dès la conception des panneaux. Ainsi la France l’installation qui va dépendre du besoin et du rendement s’est dotée en 2011 d’un label « Association Qualité du panneau. Photovoltaïque » (AQPV) permettant d’informer le consommateur sur le recyclage des panneaux en fin de vie En phase d’utilisation, et sur une courte période de puisque la gestion des étapes de fin de vie est désormais temps (1 à 4 ans), le rendement élevé des technologies l’un des critères de qualité d’évaluation d’une offre de première génération ne parvient pas à compenser photovoltaïque. l’énergie consommée par ces technologies à la production2 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  4. 4. De nouveaux emplois et un • méliorer la qualité (création de labels, meilleur service aplus grand accès à l’énergie rendu, durée de vie),En termes d’emplois, tant au niveau de la production, de il va s’agir de minimiser le coût au kWh produit,l’installation que de la maintenance, la filière pourrait supporter les efforts R&D, jouer la diversificationgénérer en Europe plus de 2,2 millions d’emplois directs géographique, avoir une vision de plus en plusdans le cas d’un scénario de production avancé (39 GWc intégrée et créer un cadre politique avec desd’installation annuelle en 2030 et 65GWc en 2030) et incitations adaptées.950.000 emplois indirects d’ici à 20301. Cette perspectiveest néanmoins à nuancer selon les pays. Ainsi en France Pour une compétitivité environnementale, où l’on vale moratoire sur l’énergie photovoltaïque, début 2011,a entraîné une chute de 50% des emplois créés par • respecter et anticiper la réglementation,rapport à 2009. La création d’emploi dans le secteur • co-concevoir (réduction de la consommation d’énergie ésera donc tributaire de la performance des innovations et des émissions de gaz à effet de serre, limitation dedes entreprises françaises (R&D et nouvelles solutions l’emploi de ressources rares et de substances nocives),à trouver) et de la baisse des coûts d’investissement qui • méliorer la transparence (analyse et communication arendront le photovoltaïque compétitif par rapport aux des impacts environnementaux, connaissance desautres énergies. matériaux utilisés, développement de labels),En termes d’accès à l’énergie, la filière peut permettre à il va s’agir d’ intégrer la prise en compte descertaines régions d’accroître significativement leur taux critères environnementaux au même titre qued’électrification (de 23% dans les zones rurales africaines les critères économiques dans l’évaluation de lanotamment) tout en présentant des avantages certains compétitivité de solutions, quantifier les impactspar rapport aux énergies carbonées (moins d’émissions de environnementaux des technologies selon uneparticules fines néfastes pour la santé, affranchissement approche globale, développer et soutenir desd’un approvisionnement en combustible, etc.). technologies plus éco-performantes, supporter les efforts R&D, inciter le développement de l’emploi desAujourd’hui la nécessité d’investissement élevé dans énergies renouvelables, privilégier la localisationl’énergie photovoltaïque peut être dissuasive pour certains de la production de panneaux dans un pays au mixpays émergents mais la parité de son prix et du prix du énergétique à moindre impact carbone, systématiserréseau sera prochainement une réalité, rendant cette l’intégration des critères environnementaux dans lesfilière économiquement viable par rapport aux énergies cahiers des charges des appels d’offre.conventionnelles. Pour une compétitivité sociétale, où l’on vaUn potentiel de • ffrir l’accès à l’énergie d’un plus grand nombre de o populations (meilleur taux d’électrification, baisse dudéveloppement pour accroître prix de l’énergie, accroissement de l’indépendancela compétitivité de la filière énergétique),En termes de développement durable, cette étude permet • réer des emplois et améliorer les conditions de travail cd’apporter un certain nombre de réponses aux questions (nouveaux emplois sur toute la chaîne de valeur, etrelatives à la durabilité de la filière photovoltaïque et moins de risques sanitaires engendrés pour les ouvriersses critères de compétitivité en proposant des clés de à toutes les étapes du cycle de vie que dans le cadre desdéveloppement pour chaque critère. énergies fossiles),Pour une compétitivité économique, où l’on va il va s’agir de soutenir la R&D, former, informer, sensibiliser les utilisateurs pour accélérer• echercher la rentabilité (maîtrise de la chaîne de r la transformation du marché, financer des valeur, développement de stratégies sur des marchés programmes d’aide à l’électrification de pays en locaux et nouveaux, amélioration des structures de voie de développement, améliorer la collaboration coûts), internationale pour permettre un apprentissage• nnover (travail sur le rendement, la technologie, la i accéléré et un transfert de connaissances vers les pays densité, les procédés de fabrication), émergents et en voie de développement.1 Source : Étude « PV employment », EPIA 2009 PwC | 3
  5. 5. || Sommaire 3. es technologies photovoltaïques : L quels impacts 1. Introduction 7 environnementaux ? 27 La part belle aux énergies 3.1 Méthode utilisée : renouvelables 7 l’analyse du cycle de vie 27 La filière photovoltaïque 3.2. Protocole d’étude 28 vue à travers le prisme du 3.2.1 érimètre considéré : P développement durable 8 le cycle de vie d’un panneau photovoltaïque 28 3.2.2 Choix de l’unité fonctionnelle 29 2. e marché de la filière L 3.2.3 ndicateurs privilégiés : I photovoltaïque : épuisement des ressources et climat 29 un marché 3.2.4 Plusieurs technologies à l’étude 29 11 3.2.5 Hypothèses d’étude 31 dynamique 3.2.6 Source et représentativité des données utilisées 31 3.2.7 Critères d’analyse des technologies photovoltaïques 31 3.3. Résultats d’analyse : présentation et interprétation 32 3.3.1. mpacts environnementaux du cycle de vie I global d’un panneau photovoltaïque 32 3.3.2. mpacts environnementaux de la phase de I production d’un panneau photovoltaïque 33 3.3.3. mpacts environnementaux de la phase I d’installation du panneau photovoltaïque 42 3.3.4. mpacts environnementaux de la phase I d’utilisation du panneau photovoltaïque 44 2.1. e marché du photovoltaïque : L 3.3.5. Traitement des installations photovoltaïques le jeu de l’offre et en fin de vie : quels enjeux pour la filière ? 53 de la demande 11 3.3.6. ynthèse des leviers d’action pour réduire S les impacts environnementaux du cycle de vie 2.2. Le marché d’un panneau photovoltaïque 59 du photovoltaïque : quels facteurs de croissance ? 164 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  6. 6. 4. Le marché photovoltaïque : 5. Quel avenir quels bénéfices pour la filière sociétaux ? 61 photovoltaïque ? 674.1 uid des emplois générés Q 73 en Europe et en France ? 614.2 Soutien à la croissance 6. Conclusion des métiers de l’« amont » 624.3. Accès à l’énergie 654.4. Indépendance énergétique 65Annexes 77 Annexe 1 : Détails sur lanalyse environnementale Annexe 2 : Présentation des technologies Annexe 3 : ix énergétique pour différents pays M producteurs de panneaux 78 85 photovoltaïques 91 Annexe 4 : ctions des parties prenantes pour le A déploiement de la filière photovoltaïque 92 Annexe 5 : Glossaire (acronymes, définitions) 93 Annexe 6 : Références 96 PwC | 5
  7. 7. 6 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  8. 8. 1. IntroductionLa part belle aux énergies Parmi les énergies « décarbonées » (c’est-à-dire peu ourenouvelables non émettrices de gaz à effet de serre), l’énergie nucléaire, moins contributrice au changement climatique, divise les opinions sur la question des déchets et plus largementSelon l’Institut français de l’environnement, « l’énergie du danger de la radioactivité, récemment illustré parrenouvelable photovoltaïque fait face à des enjeux de l’accident de la centrale japonaise de Fukushima.taille : nous sommes aujourd’hui 7 milliards d’habitantssur la planète (nombre estimé au 31 octobre 2011). Si Les énergies éoliennes et solaires dépendent de fluxcertaines populations ont vu leur niveau de vie progresser renouvelables et non de stocks de ressources nonen un demi-siècle plus qu’en deux mille ans, d’autres renouvelables. Elles semblent offrir un importantsouffrent de la faim, n’ont pas accès à l’eau potable ou potentiel de production électrique durable, avecà l’électricité. Si nous continuons à consommer sur de surcroît la possibilité grâce à l’énergie solairele rythme qui est le nôtre actuellement, il faudrait photovoltaïque de rapprocher la production des zones del’équivalent de 3 planètes Terre pour assurer les besoins consommation même dans des endroits à forte densité deénergétiques des 9 milliards d’habitants prévus à l’horizon population comme les ensembles urbains.2050 ! » D’après un récent article paru dans le Monde2, « avec 13 %Sécurité d’approvisionnement et dépendance énergétique de l’énergie finale consommée en France en 2010, lessont aujourd’hui deux questions majeures dans le énergies renouvelables ne sont certes pas prêtes à prendredomaine de l’énergie. A cela s’ajoute une contrainte le relais du nucléaire à court terme, mais un éventuel reculenvironnementale incontestable : la lutte contre le des énergies fossiles prendrait de toute façon quelqueschangement climatique. En effet, les émissions de CO2 décennies. La structuration en cours des filières d’énergiesliées à la production et la consommation de charbon, de renouvelables permet d’entrevoir la place grandissantepétrole et de gaz ont une part prépondérante dans les qu’elles vont tenir dans la consommation d’énergie etémissions de gaz à effet de serre. Pour atteindre l’objectif d’électricité des Français, puisqu’elles ne pesaient que 10 %national de diviser par 4 les émissions de gaz à effet de de l’énergie consommée il y a cinq ans. »serre d’ici 2050, la maîtrise de la demande, l’améliorationde l’efficacité énergétique et le développement des Dans le contexte industriel actuel où le développementénergies renouvelables sont les priorités d’action. durable3 tend à devenir incontournable, l’énergie photovoltaïque fait face à de nombreux enjeux à la fois environnementaux, économiques et sociétaux.2 Les filières des énergies renouvelables prêtes à décoller et à « créer des emplois », Le Monde, Novembre 20113 éveloppement duable: selon la définition de la norme ISO D tout en maintenant la capacité de la Terre à supporter la vie 26 000, «développement qui répond aux besoins du présent dans toute sa diversité. Ces objectifs sociaux, économiques sans compromettre la capacité des générations futures à et environnementaux sont interdépendants et se renforcent répondre aux leurs.» La norme précise que « le développement mutuellement. Le développement durable peut être considéré durable vise à combiner les objectifs d’une haute qualité de comme une façon d’exprimer les attentes plus larges de la vie, de santé et de prospérité avec ceux de justice sociale, société en général. » PwC | 7
  9. 9. La filière photovoltaïque vue Pour aborder ces différents sujets, le rapport d’étude se décline en trois parties principales : à travers le prisme du • a première consacrée à l’état du marché photovoltaïque L développement durable en France et à l’international • a deuxième dédiée à l’approche environnementale de L L’objet de cette étude est d’aborder la filière la filière photovoltaïque selon les trois piliers du Développement • a troisième abordant le photovoltaïque sous un angle L Durable avec une vision économique (le marché du sociétal photovoltaïque), environnementale (les impacts environnementaux des panneaux fabriqués, installés, Si les deux premières parties mettent en évidence les utilisés et traités en fin de vie) et sociétale (la création spécificités des différentes technologies existantes d’emploi et l’accès à l’énergie). étudiées (six technologies prises en compte dont trois dites « classiques » ou de première génération et trois Dans ce cadre d’étude, les questions principales que dites « nouvelles » ou de deuxième génération), l’analyse l’on peut se poser sont : la filière photovoltaïque est-elle sociétale n’est pas différenciante. durable et quels sont ses critères de compétitivité ? Sur la base des constats et états des lieux réalisés dans Ces questions peuvent se décliner sur les 3 piliers du chacune des parties, la conclusion aidera le lecteur à Développement Durable : avoir une vision globale de la filière et de ses possibilités d’évolution tant techniques qu’économiques à moyen • omment la filière photovoltaïque peut-elle être C et long terme, dans un contexte où la part des énergies rentable ? renouvelables devrait peu à peu croître et en particulier le • eut-elle être encore plus performante ? P photovoltaïque connaître un essor avec des capacités de • ngendre-t-elle des bénéfices sociétaux ? E production d’énergie accrues et des tarifs évoluant vers des parités réseau4. 4 arité réseau : Coût de production du kWh photovoltaïque égal P au coût d’achat de l’électricité au détail.8 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  10. 10. PwC | 9
  11. 11. 10 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  12. 12. 2. e marché de la filière L photovoltaïque : un marché dynamique La maîtrise de l’offre et la demande subventionnée par an (e.g. en Espagne, où un « cap » est la clé d’une transition énergétique existe à 500 MWc / an) devrait induire une baisse de réussie de la filière photovoltaïque. Quels la part de l’Europe dans la capacité cumulée installée sont les leviers et facteurs principaux mondiale. de croissance ? de pérennité ? Quelles conclusions sur les perspectives de cette Les experts s’accordent ainsi pour voir les relais de industrie à moyen terme aux niveaux croissance futurs du secteur sur de nouvelles destinations, technologique et marché ? en particulier les États-Unis (5 GWc installés en 2013) et la Chine (10 GWc en 2015). En octobre 2011, 14 GWc de projets non-résidentiels étaient déjà prévus en Chine… La croissance prévue sur ces marchés semble solide2.1 Le marché du car elle répond plus à une logique économique que de subventions : 50 % de la capacité installée en Chine se faitphotovoltaïque : le jeu de dans les régions rurales n’ayant pas accès à l’électricité.l’offre et de la demande Aux États-Unis, certains états comme la Californie ou le New Jersey pourraient connaître la parité réseau.Géographie de la demande : un ré-équilibrage D’autres zones présentent également des perspectivespossible face à la prépondérance actuelle de intéressantes : l’Inde, l’Asie du Sud-Est, l’Amérique du Sud.l’Europe En effet, les pays bénéficiant d’un fort ensoleillement et souffrant d’un coût de l’électricité élevé couplé à un réseauEn termes de géographie de la demande, à fin 2011 de distribution insuffisamment développé sont considérésl’Europe concentrait 75 % de la capacité installée comme des priorités stratégiques par les acteurs decumulée dans le monde soit près de 51 GWc. Sur ce l’énergie verte.total, l’Allemagne représentait la majeure partie desinstallations avec 24,7 GWc, suivie par l’Italie (12,5 GWc), De plus, le système de subvention type « tarifs de rachat »l’Espagne (4,2 GWc) et la France (2,5 GWc). s’étend progressivement, avec une cinquantaine de pays à fin 2009 appliquant ou ayant programmé l’application deL’Italie est considérée comme le prochain relais majeur tarifs de rachat aux les énergies renouvelables.de croissance sur la région. Dès 2011 la nouvelle capacitéinstallée a atteint 9 GWc alors que les prévisions étaient Selon les estimations, le marché hors Europe et États-aux alentours de 3,2 GWc, et les consensus de prévisions unis. (Chine, Inde, Asie du Sud-Est, Amérique Latine,pour 2017 se situent entre 26 et 29 GWc installés MENA : Middle East and North Africa) pourrait ainsi peser(EPIA) en dépit de dispositions défavorables concernant entre un et deux tiers de la capacité installée en 2030 soitles centrales au sol annoncées récemment par le jusqu’à 1 100 GWc.gouvernement.En dépit de facteurs positifs sur l’Italie, le changementrécent des systèmes de subventions dans plusieurs pays(Allemagne, Espagne, France), ayant pour résultat unebaisse importante des tarifs de rachat (pouvant allerjusqu’à – 72 %), parfois rétroactive, et dans certains casdes systèmes de quota limitant la création de capacité PwC | 11
  13. 13. En termes de représentation des technologies sur le L’étude comparée de ces technologies montre l’importance marché, les technologies les plus présentes sur le marché du Silicium Cristallin présente et à venir, tout en en 2010 étaient, dans l’ordre : démontrant l’important potentiel d’amélioration au • ilicium cristallin standard (83 % des ventes en MWc) S niveau efficacité et coûts des technologies photovoltaïques • ilicium cristallin à couche mince (5 %) et super S en général silicium monocristallin (4 %) • ellurure de Cadmium ou CdTe (6 %) T La partie 3 de cette étude et l’annexe 2 présentent plus en • IS ou CIGS (2 %) C détail chacun de ces technologies. Figure 1 : Les différentes technologies de génération d’électricité photovoltaïque Coût Efficacité module moyenne production Capacitié Poids Pertes Production module par watt surfacique surfacique thermiques en 2008 Principales Principaux Type Technologie (%) ($/Wc) (Wclm²) (kglm²) (∆d/°C) (en MW) applications fabricants Toitures (sauf faibles Polycristallin 14,0 % 1,40-2,00 140 12-13 -0,50 % 3 101 charges au sol) Centrales au sol Sharp, Suntech, Ying Li, Kyocera, Toitures (sauf faibles Q-Cells, etc. Monocristallin 17,0 % 1,40-2,00 170 12-13 -0,40 % 2 490 charges au sol) 1 Silicium Centrales au sol Toitures (sauf faibles charges au sol) Back-contact, -0,30 / SunPower, BP 22,0 % 0,90-1,40 220 12-13 ? Toitures de faible HiT, etc. -0,40 % Solar, Sanyo surface Centrales au sol Verre : Sharp, Toitures plates à faible Kanela, MHI, 6,5 % charge au sol, murs Verre 27 -0,25 % / Helliosphera ; a-si (membrane) 9,0 % 1,20-1,40 65 340 et grandes surfaces, Flexible 5 0,30 % Bosch, etc. (tandem) centrales au sol Flexible : (module verre) Unisolar Couches Grandes toitures (en 2 minces particulier si elles sont CdTe 10,9 % 0,85-1,00 110 16 -0,20 % 507 First Solar mal orientées) Centrales au sol Toutes applications Honda Sottec, 17 (rigide) y compris toitures à Miasolé, Würth CIGS 11,0 % 1,20-2,00 90-110 -0,35 % 79 5 (flexible) faible charge au sol Solar, Showa (CIGS flexible) Shell Applications mobiles 1-2 % Konarka, (téléphone, PC, etc.) OPV (5,8 % en 0,5 50 5 (flexible) ? - Plextronics, dans un premier cellule) Solamer Next temps, BIPV flexible 3 Gen Applications mobiles 3-8 % (téléphone, PC, etc.) DSSC (12 % en 0,5 ? - G24i, Dyesol dans un premier cellule) temps, BIPV flexible Source : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française 201012 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  14. 14. La technologie silicium, de première génération, coût par Watt (a-Si, CdTe) soit au niveau du rendementdominante sur le marché, a de nombreux avantages : (CIGS), avec pour objectif d’être compétitif en terme deelle est éprouvée (certains modules fonctionnent depuis coût au kWh de productible. La massification du marchéplus de 40 ans dans des installations hors-réseau en pour ces technologies s’effectue souvent avec un décalageAfrique, dans les DOM-TOM), versatile (son rendement par rapport à leur maturité technique (typiquement 5élevé permet une utilisation même quand la surface à 10 ans) car les investisseurs souhaitent avoir le reculest une contrainte), de moins en moins chère en raison suffisant avant d’y injecter des capitaux ; ils souhaitentde l’étendue du marché et de l’arrivée de fabricants aussi que les fabricants soient des sociétés bien établies« low-cost » Chinois, et n’utilise pas de métaux rares ou capables de se porter garantes de la performance.polluants. Les technologies dites de troisième génération commeElle présente aussi l’avantage de bénéficier d’importants le photovoltaïque organique permettront d’augmentereffets d’échelle et d’une courbe d’apprentissage déjà encore les champs d’application : de rendement plus faible,constatée dans le domaine des semi-conducteurs. ces produits coûtent peu cher à produire et peuvent êtreL’inconvénient principal de la technologie silicium est le imprimés en grande série sur des supports flexibles, ce quiplafond théorique de son rendement, à 25 %. en fait d’excellentes solutions de production d’électricité mobile.Les technologies de deuxième génération, dites à« couches minces » en raison de la faible épaisseur dematériau photovoltaïque réactif, présentent a priori unpotentiel plus important de progression soit au niveau duFigure 2 : Les transitions technologiques attendues selon les différentes technologiesProduction de cellules par type de technologie(en MWc) CAGR CAGR 09-20 (%) 20-30 (%) 120 000 prévisions Décollage de 29 % 11 % 100 000 l’OPV* et du DSC* Décollage du 80 000 CIGS* Décollage de l’a- Si et du CdTe* 60 000 24 % 6% 36 % 10 % 40 000 20 000 42 % 33 % - 04 05 06 07 08 09 10 11 14 15 16 17 12 13 18 19 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20Source : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française 2010Note : DSC = Cellule photovoltaïque de type dye-sensitized (cellule de type Grätzel) ; OPV = Organic Photovoltaics (photovoltaïqueorganique = panneaux solaires flexibles), CAGR = Compound Annual Growth Rate (taux de croissance moyen) PwC | 13
  15. 15. En termes de développements récents on constate par Géographie de l’offre : un marché de rapport à ces prévisions : masse conquis par les Chinois et un • ne augmentation beaucoup plus forte que prévu de la U Japonais (Sharp), des positions à forte demande mondiale puisque les 20 GWc de capacité valeur ajoutée occupées par les Japonais vendue auront été atteints dès fin 2010 vs. fin 2012 dans et les Américains les pronostics – et ce essentiellement sur la technologie c-Si • n décollage moins dynamique des technologies à U La géographie de l’offre a rapidement évolué. Le marché couches minces car sous l’effet des progrès de la de la fabrication de modules photovoltaïques, longtemps recherche, des acteurs Chinois aux coûts de production dominé par les Européens et les Japonais, a en effet connu réduits et de l’augmentation des volumes, les solutions un changement majeur avec l’arrivée de la Chine. silicium sont devenues extrêmement compétitives. Figure 3 : Part de marche des fabricants de cellules en volume de 2000 à 2010 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 %0 Market Market Market Market Market Market Market Market Market Market Market Production Production Production Production Production Production Production Production Production Production Production 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 Rest of the world China/Taiwan USA Japan EU Source : EPIA, Navigant Consulting (Paula Mints) En 2003, la Chine représentait seulement 1 % de la En effet aujourd’hui trois fabricants Chinois Suntech, Yingli production mondiale de cellules photovoltaïques, alors et Trina dominent devant First Solar (US) et Sharp (Japon) qu’en 2008, la Chine et Taiwan représentaient déjà 48 % de un marché de moins en moins fragmenté : les 10 plus gros la production mondiale dont 36 % pour la Chine seule. fabricants représentent 54 % du marché en volume au second trimestre 2011, contre 42 % au second trimestre Cette tendance devrait s’accentuer : selon le PV Status 2010. Report 2011, ces pays représenteront en 2015 plus de 62 % de la capacité de production mondiale si leurs projections La surcapacité constatée (50 GWc de capacité de d’investissement se réalisent (dont 46 % pour la Chine production contre 23 GWc de demande) indique toutefois seule). une nouvelle surchauffe du secteur : 30 GWc ont en effet été ajoutés depuis le début 2010. De nombreux acteurs ont déjà annoncé la réduction de leurs investissements voire l’arrêt de leur production (notamment les acteurs chinois de taille moyenne).14 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  16. 16. Les fabricants chinois et taiwanais ont récemment Les fabricants américains poursuivent une stratégieconquis le marché de l’offre de conquête de segments à forte valeur ajoutéeLa Chine abrite en 2011 plus de 750 sociétés actives dans Les États-Unis investissent massivement dans lala fabrication de panneaux et de cellules photovoltaïques. technologie en amont, avec : • irst Solar dominant le marché du tellurure de FSept des sociétés présentes dans le top 10 des fabricants cadmium (CdTe) dont il détient plus de 90 % et numérode panneaux en capacité vendue sont chinoises (Suntech, un mondial en termes de capacité vendue (plus de 1JA Solar, Yingli Solar, Trina Solar, etc.) ou taiwanaises GWc sur 2010)(Motech, Gintech). • unPower, leader du photovoltaïque base silicium à S haut rendement, ayant fait récemment l’objet d’uneTableau 1 : Top ten des fabricants de panneaux en capacité acquisition par le grand énergéticien Total (5 % de partsvendue/an de marché en 2009) Sociétés Ventes 2009 (MWc) Ventes 2010 (MWc) • nisolar a longtemps dominé le marché des toitures à U Suntech 704 1 572 faible charge avec son module a-Si de type membrane pour lequel 180 MWc ont été écoulés en 2009. JA Solar 520 1 464 First Solar 1 100 1 411 De nombreuses startup américaines investissent dans le Yingli Solar 525 1 062 photovoltaïque de deuxième ou troisième génération : Trina Solar 399 1 057 • Nanosolar, Solyndra, HelioVolt, Miasolé (CIGS), Ascent Motech Solar 360 924 Solar (CIGS flexible) • unlight, ECD (a-Si flexible) X Q-Cells 586 907 • 24, Orionsolar (DSC) G Gintech 368 827 • onarka, Flextronics (OPV) K Sharp 595 774 Canadian Solar 193 588 Quelques acteurs tentent enfin de pénétrer le marché en concurrence avec les sociétés chinoises, commeCes sociétés représentent 70 % de la production réalisée SolarWorld Industries, sur la technologie c-Si. SunPower,par le top 10 et détiennent du coup environ le tiers du acteur spécialisé dans le c-Si à haut rendement, a étémarché des cellules photovoltaïques mondial. Ces sociétés récemment acquis par le groupe Total.produisent essentiellement des modules en siliciumcristallin (mono ou poly), en simple ou multiple jonction. Les fabricants japonais restent des acteurs dominantsElles ont parfois tenté de diversifier leur portefeuille de Avec Sharp, cinquième acteur du secteur en volumetechnologies, mais devant les gains conséquents réalisés au second trimestre 2011, présent sur de nombreusessur la technologie c-Si elles n’ont pas donné suite à leur technologies (c-Si, c-Si à haut rendement, a-Si, etc.), leeffort. Ainsi Suntech a annoncé en 2010 l’arrêt de la Japon reste présent sur le marché. Sur l’année 2010 Sharpproduction de modules à base de silicium amorphe. avait terminé au troisième rang mondial avec 595 MWc vendus.En capacité de production, le classement est encore plusfavorable aux acteurs chinois et taiwanais, puisqu’aucune Les autres fabricants japonais présents dans le top 10 sontautre nationalité n’est représentée dans le top 10 : Kyocera (400 MWc), et Sanyo (215 MWc en 2008).Tableau 2 : Top ten des fabricants de panneaux en capacité de Sanyo dispose par ailleurs d’une importante capacitéproduction de production dans la technologie de silicium amorphe Sociétés Capacité 2011 Pays (a-Si), tout comme Sharp, Mitsubishi Heavy Industry (MWc) et Kaneka (un acteur uniquement présent sur cette Suntech 2 400 China technologie). Les acteurs japonais sont très présents sur JA Solar 2 100 China cette technologie de silicium amorphe, qui peut être déclinée en couches minces voire couches minces flexibles Trina 1 900 China (type « membrane »), adaptées aux toitures à faible charge Yingli 1 700 China au sol. Toutefois les spécialistes du secteur pointent Motech Solar 1 500 Taiwan des difficultés à commercialiser cette technologie, Gintech 1 500 Taiwan prometteuse dans un contexte de silicium cher mais moins Canadian Solar 1 300 China pertinente dans le contexte actuel. Neo Solar Power 1 300 Taiwan Hanwha Solar One 1 100 China JinkoSolar 1 100 China PwC | 15
  17. 17. D’autres acteurs semblent en mesure de jouer un rôle de ont connu des temps difficiles depuis 2009 avec la premier plan comme Showa Shell ou Honda Soltec. Ce montée en puissance des modules chinois. En dehors dernier a plus de 15 ans de recul dans le domaine des des fabricants spécialisés sur le c-Si, on trouve de modules photovoltaïques de type CIGS ; les deux sociétés nombreux acteurs dans le CIGS, comme SulfurCell, figurent parmi les 10 plus avancées du globe sur la Odersun, Würth Solar, Avancis parfois en JV avec des technologie CIGS avec leurs concurrentes allemandes et partenaires européens. américaines. • es espagnols, Isofoton (180 MWc de production en L D’autres grands groupes ont témoigné de l’intérêt pour le 2008), Siliken et Pevafersa dominent leur marché. secteur photovoltaïque de troisième génération comme Après une année 2009 difficile, ils ont accentué leurs Canon pour l’OPV (organic photovoltaic). efforts de mondialisation de leurs ventes face aux difficultés de leur marché domestique en fort Les fabricants européens toujours bien positionnés sur les ralentissement suite aux décrets royaux promulgués technologies silicium dans la période post-bulle 2008. Enfin, du côté des pays européens, des acteurs allemands, • n France, de nombreux fabricants de modules existent E espagnols et dans une moindre mesure Français se sont (Fonroche, Solairedirect, Tenesol) et cumulent plus de positionnés sur des technologies silicium. 200 MWc de capacité de production, mais ils intègrent également les activités d’investissement et de • n Allemagne, Q-Cells, après avoir dominé le marché E développement de projet. Le seul pur fabricant intégrant en 2008 occupe désormais la 4e place du classement la partie amont (fabrication de cellules), Photowatt, mondial avec 586 MWc vendus en 2010. Parmi les souffre de son manque de taille critique avec seulement fabricants notables on compte Schott (plus de 50 ans 75 MWc de capacité de production annuelle. Il joue d’expérience dans le secteur), Solon, Shüco (fabricant de néanmoins un rôle important au sein de la recherche systèmes intégrés), Conergy… les fabricants allemands française des cellules c-Si de prochaine génération. 2.2.Le marché du Figure 4 : Capacité de production d’électricité photovoltaïque cumulée installée globale photovoltaïque : quels facteurs Capacité cumulée installée globale (en GW) de croissance ? 50 Une filière dynamique dont la capacité installée cumulée 45 de production d’énergie photovoltaïque connaît une forte croissance 40 35 L’énergie d’origine photovoltaïque, si elle connaît localement des fortunes diverses selon les pays et 30 CAGR 1996-2011 marchés, reste au niveau mondial celle dont la capacité +34,4 % de production d’électricité cumulée installée croît le plus 25 vite sur les 15 dernières années parmi toutes les énergies renouvelables avec un taux de croissance annuel moyen 20 de +43,7 %. 15 Par comparaison, la deuxième énergie renouvelable 10 croissant le plus vite en capacité cumulée installée est l’éolien, qui a posté une croissance moyenne de +28,2 % 5 depuis 1996. Sur les 5 dernières années, l’écart entre solaire et éolien est encore plus conséquent avec +27,2 % 0 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 de croissance pour l’éolien contre +49,3 % pour le solaire. L’accélération est manifeste : l’association européenne de Sources : REN21, Analyse PwC l’industrie photovoltaïque, l’EPIA a récemment produit des prévisions de marché pour les modules photovoltaïques faisant état de volumes entre 130 et 200 GWc en 2015 soit une fourchette plus élevée que ses prévisions faites en 2009 pour l’horizon 2020.16 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  18. 18. Tableau 3 : Systèmes de tarif de rachat par pays : durée du contrat et tarif deAvant les années 2000, dans la plupart des pays référencele marché photovoltaïque est essentiellement« hors réseau » (c’est-à-dire constitué d’unités Résumé des tarifs de rachats de l’électricité photovoltaïquede production destinées à une consommation au niveau mondiallocale et non raccordées au réseau de distributiond’électricité). L’énergie solaire photovoltaïque est Date de mise à jour 20-sept-11alors vue comme une solution d’appoint lorsquel’accès à l’électricité est difficile, ou dans des régions Les programmes suivants ont été retenus à partirinsulaires où le coût de l’énergie est élevé. Une de 15 ans ou plus de duréeniche de marché existe également dans les satellitesspatiaux, dont l’électricité est produite par des Juridiction Durée de contrat €/kWhpanneaux GaAs à haut rendement extrêmement Petites installations / Sans distinction de taillecoûteux. Suisse 25 0,590 Ontario MicroFIT 20 0,578 Des dispositions règlementaires Grande Bretagne 20 0,425 tirent le marché de façon importante France 20 0,288 Bulgarie 25 0,389 Luxembourg 15 0,382L’envolée de la capacité cumulée installée constatée Slovaquie 15 0,382au début des années 2000 est concomitante demesures de financement prises au niveau de la Italie (septembre 2011) 20 0,361puissance publique dans un certain nombre de pays, Chypre 20 0,360en particulier de tarifs de rachat (« feed-in tariff » Israël 20 0,334ou FiT) ; ainsi sur la dernière décennie le National Slovénie 15 0,332Renewable Energy Laboratory (NREL - Laboratoire République Tchèque 20 0,304national des énergies renouvelables) a estimé qu’à Equateur 15 0,297août 2010 les tarifs de rachats étaient responsables Malaisie 21 0,288de 75 % de la croissance récente du marché. Allemagne 20 0,287 Uganda 20 0,268 Rhode Island 15 0,247 Gainesville, FL 20 0,237 Vermont 25 0,222 Hawaii (toutes îles) 20 0,162 Grandes installations Suisse 25 0,353 Ontario 20 0,319 Israël 20 0,298 Slovénie 15 0,288 Italie (septembre 2011) Allemagne 20 0,221 Malaisie 21 0,199 France 12 MWc 20 0,114 Source : Wind-works.org PwC | 17
  19. 19. Ces systèmes de subventions sont nécessaires dans la mesure où l’énergie photovoltaïque n’est pas encore compétitive comparée à des solutions conventionnelles. Ils sont considérés comme le système règlementaire le plus efficace en termes de rapport coûts/résultats (Source : « 8th International Feed-in Cooperation Workshop », les 18 et 19 novembre 2010). En Europe, 20 pays sur 27 ont adopté ce système. Les autres systèmes existants (pouvant par ailleurs coexister avec les tarifs de rachat) sont des incitations à atteindre un certain niveau d’énergies renouvelables dans le mix de consommation énergétique (e.g. RES, REP aux États-Unis, qui fixent des quotas d’électricité consommée d’origine renouvelable) et les systèmes d’appel d’offre portant sur le coût de production du kWh devant se situer dans une certaine fourchette, comme c’est devenu le cas pour les centrales au sol en France et aux États-Unis. Figure 5 : Renewable Portfolio Standards (RPS) aux États-Unis n RPS WI: different n RE goal WA: 15% req. by utility. by 2020 Goal: 10% by 2015 MT 15% NY: 24% OR: 25% by 2015 ND: 10% by 2013 by 2025 by 2015 MN: 25% by 2025 OH: 12.5% VT: 20% SD: 10% by 2024 by 2017 by 2015 NV: 20% by 2015 IA: 105 MW UT: 20% (~2%) by 2025 WY: 15% CA: 20% by 2020 by 2010 MO: 11% ME: 40% by 2017 by 2020 AZ: 15% NH: 23.8% by 2025 by 2025 NM: 20% MA: 4% by 2009 by 2020 RI: 16% by 2020 CT: 23% by 2020 TX: 5,880 MW NJ: 22.5% by 2021 (~5.5%) by 2015 DE: 20% by 2019 HI (not illustrated): 20% by 2020 MD: 20% by 2022 DC: 11% by 2022 PA: 18% by 2020 IL: 25% VA: 12% by 2022 26 states and by 2025 NC: 12.5% by 2021 DC have RPS NC: 12.5% by 2021 Source : Analyse PwC US18 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012
  20. 20. Un relais s’opère grâce à de fortes maintenance et à la transmission). Le lancement rapide réductions de coût de la technologie du marché via les subventions a enclenché une dynamique de réduction de ces coûts par les volumes qui ne fait que commencer. La forte dépendance du développement de l’électricité photovoltaïque aux subventions et impératifs • Les panneaux de technologie silicium (80 % du marché) règlementaires ne devrait toutefois pas s’inscrire dans la voient leurs coûts de production suivre une courbe durée en raison de changements récents importants : d’expérience bien connue des fabricants de semi- • e potentiel de baisse des coûts sur la technologie PV est L conducteurs, dont ils sont proches en termes de encore particulièrement conséquent avec selon le processus industriel. Cela donne de la visibilité aux département de l’énergie américain 92 % du coût au porteurs de projet qui font de forts investissements kWh liés aux investissements en capital (le coût du capitalistiques dans les unités de production, dont la carburant étant de 0 %, le reste est dédié à l’opération et performance s’améliore constamment.Figure 6 : Coût de production au Watt-crête pour un module • epuis les années 1980, la recherche dans le domaine Dstandard PV cristallin photovoltaïque attire un montant croissant de financements, qui débouchent sur un accroissement de l’efficacité des cellules photovoltaïques, capables de produire de plus en plus de Wh pour une quantité de matière donnée. • es effets d’échelle sur la production sont également L conséquents ; une unité de production en silicium cristallin ne devenant compétitive qu’à partir de 200 MWc – au-delà du GWc les gains incrémentaux sont plus faibles. Ainsi la plupart des acteurs du secteur augmentent leurs capacités de production en suivant des paliers de 50, 100, 200, 400 puis 1 000 MWc (et au-delà).Source : SEMI PV Group • Enfin, l’intégration accrue de la chaîne de production depuis le silicium jusqu’au module permet de faire des économies substantielles en matériel, d’éviter lesFigure 7 : Convergence du coût au Wc des modules doublons, d’augmenter le recyclage de matériaux, etc.(principales technologies) Les fabricants intégrés bénéficient d’une profitabilité en général supérieure à ceux qui ne réalisent pas la totalité du produit. Dans un contexte général d’accalmie en termes de financement Clean Tech, l’énergie solaire reste ainsi une catégorie en croissance, avec un premier trimestre 2011 classé second en termes de levée de fonds sur la base des trois dernières années, notamment grâce aux technologies de seconde génération (CIGS) et haute performance (GaAs à couches minces, solaire photovoltaïque à concentration).Source : Citi Investment Research and Analysis, Company ReportsNote 1 : SPWR = SunPower, YGE = Ying Li Solar, TSL = Trina Solar, FSLR= First Solar, ESLR = Evergreen Solar, STP = Suntech Power, ENER= Energy Conversion Devices, Inc.Note 2 : Il est important de noter que ces comparaisons de coût parWc (watt-crête) n’incluent pas les coûts dits de système (« balance ofsystem ») qui peuvent aller jusqu’à représenter la moitié du coût final auWc installé, et qui dans le cas de First Solar (FSLR) sont plus importantsque dans le cas des fabricants de technologie silicium. PwC | 19
  21. 21. Le « Balance of System » est un autre élément clef de l’équation économique, et ses coûts ont également tendance à baisser Un autre aspect important des coûts installés au Wc est lié au « balance of system » (BOS) qui représente tous les coûts annexes correspondant principalement aux onduleurs, câbles, systèmes d’intégration ou structures métalliques, main d’œuvre, etc. Figure 8 : Décomposition des coûts de BOS pour une ferme PV au sol aux US BOS Cost Roadmap, 10 MW Fixed Tilt Blanded c-Si Project in the U.S., 2010-2012 $1.40 $1.20 $1.00 BOS Cost (S/W) $0.80 $0.60 $0.40 $0.20 $0.00 2010 Coste 2010-2011 2011 Coste 2011-2012 2012 Coste 2012-2013 2013 Coste Cost Reductions Cost Reductions Cost Reductions Other Cables Labor Inverter Mounting Structure Mounting Structure Foundations Civil Work Eng PM Sources : GTM Research Figure 9 : Évolutions attendues sur les coûts au Wc installé (vision 2005 corrigée en 2009) Prix système clef en main typique (€/Wc, données 2005) 6,0 Compétitivité Compétitivité atteinte avec les 5,0 atteinte avec les prix “retail” et prix de gros “pics” 4,0 2,0 3,0 1,5 2,0 3,0 1,0 1,0 2,0 0,5 1,0 0,3 0,5 0,3 - 2004 2010 2020 2030 2040 Prévisions de 2005. En 2009 Modules BOS ces prix sont à 1,1-1,9 €/Wc Sources : Rapport PwC sur la filière photovoltaïque française, 201020 | Photovoltaïque, vers une filière durable ? | 2012

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