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Les filières industrielles dans les énergies intermittentes

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  • 1.                                               Les  filières  industrielles  dans  les   énergies  intermittentes     &  prospective  de  l’industrie     française  photovoltaïque       Mission  Prospective  Technologique  -­‐  Avril  2011            Auteurs  :  Guillaume  Ebel  et  Yann  Gérard    Master  2  Management  de  la  Technologie  et  de  l’Innovation            
  • 2. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique    Table  des  matières  1.   Introduction ........................................................................................................................4  2.   Etat  de  l’art  des  technologies .............................................................................................5   2.1.   L’électricité  solaire  photovoltaïque .............................................................................5   2.2.   L’électricité  solaire  thermodynamique..................................................................... 14   2.3.   L’électricité  éolienne  :  les  éoliennes  terrestres  et  offshore ..................................... 19   2.4.   Synthèse:  Comparatif  des  trois  technologies ........................................................... 25  3.   Système  socio-­‐économique  :  où  en  est  l’industrie  française  ? ........................................ 26   3.1.   Une  structure  industrielle  française  déséquilibrée  ? ................................................ 26   3.2.   Contexte   français  du   mix   énergétique,   politique   environnementale   et   besoin   des   énergies  intermittentes ...................................................................................................... 28   3.3.   Les  différents  mécanismes  incitatifs  dans  les  énergies  françaises  et  leurs  filières... 31   3.4.   L’industrie  solaire  photovoltaïque ............................................................................ 32   3.5.   L’industrie  Solaire  thermodynamique ...................................................................... 42   3.6.   L’industrie  de  l’Eolien  terrestre  et  offshore.............................................................. 47   3.7.   Synthèse  :  comparatif  des  trois  industries................................................................ 55  4.   Etude  prospective  de  l’industrie  photovoltaïque ............................................................ 56   4.1.   Perspectives  et  tendances  :  quelles  sont  les  prévisions  ? ......................................... 56   4.2.   Les  variables  clés  de  l’industrie  photovoltaïque  française........................................ 59   4.3.   Construction  des  scénarios ....................................................................................... 63   4.4.   Scénario  Nuageux ..................................................................................................... 65   4.5.   Scénario  ensoleillé .................................................................................................... 68  5.   Conclusion  :  Orientation  stratégique............................................................................... 71  6.   Sources  utilisées .............................................................................................................. 74   6.1.   Entretiens  réalisés..................................................................................................... 74   6.2.   Colloques .................................................................................................................. 74   6.3.   Bibliographie............................................................................................................. 74   6.4.   Webographie ............................................................................................................ 75   6.5.   Matrice  MICMAC ...................................................................................................... 78        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   2  
  • 3. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique        Remerciements    Nous   tenons   à   chaleureusement   remercier   toutes   les   personnes   rencontrées   pour   cette  étude.  Leurs  remarques  et  conseils  nous  ont  été  d’une  grande  aide.    Monsieur   Paul   Lucchese   de   la   Direction   des   Energies   Nouvelles   du   CEA,   pour   avoir   commandité  cette  étude  et  pour  les  orientations  stratégiques  qu’il  a  proposées.  Monsieur   Yvan   Faucheux,   Directeur   de   Programmes   au   Commissariat   général   de   l’Investissement,   pour   nous   avoir   transmis   ces   informations   riches   sur   la   réalité   industrielle  des  énergies  intermittentes.  Monsieur   Patrice   Geoffron,   Professeur   d’économie   à   l’Université   Paris   Dauphine,   pour   nous   avoir  guidés  dans  une  approche  économique  du  secteur  de  l’énergie.  Monsieur   Arnaud   Chaperon,   Directeur   des   Energies   Nouvelles   chez   Total,   pour   nous   avoir   fait  partager  sa  vision  stratégique  de  l’industrie  et  du  marché  du  photovoltaïque.  Monsieur  Alexis  Gazzo,  Manager  senior  au  service  des  énergies  de  chez  Ernst&Young,  pour   son   expertise   technologique   et   sa   connaissance   du   marché   de   l’énergie   en   particulier  celui  du  solaire  concentré.  Monsieur  Nihal  Ouerfelli,  Maître  de  conférences  à  l’INSTN,  pour  avoir  permis  d’assister  à  la   conférence  du  Syndicat  des  Energies  Renouvelables.  Monsieur   Michel   Dugor,   ancien   maire   adjoint   d’Hennebont   pour   avoir   rendu   possible   l’entretien  avec  Monsieur  Dominique  Ramard.  Monsieur  Dominique  Ramard,  Conseiller  Régional  Bretagne  Ecologie  et  Président  du  groupe   Bretagne   Ecologie   pour   tous   ces   renseignements   sur   l’éolien   et   l’appel   d’offre   Offshore.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   3  
  • 4. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  1. Introduction     Les   tendances   actuelles   de   consommation   et   d’utilisation   des   énergies   ne   sont  clairement   pas   soutenables   tant   économiquement   qu’écologiquement.   La   photographie  instantanée   du   secteur   de   l’énergie   peut   être   aujourd’hui   double.   D’un   côté   le   pétrole   qui  reste  omniprésent  avec  une  demande  qui  continue  de  grimper  et  cela  malgré  sa  disparition  progressive   certes   mais   tout   à   fait   inéluctable.   De   l’autre,   une   énergie   nucléaire   qui   après  Fukushima  peut  sérieusement  voir  son  hégémonie  contestée.    L’époque   est   donc   à   la   révolution   énergétique   qui   implique   de   redessiner   les   enjeux  industriels   du   secteur.   Aujourd’hui,   dans   le   domaine   des   énergies,   il   n’y   a   pas   un   secteur  technologique  qui  ne  propose  pas  des  solutions  pour  fabriquer  de  l’énergie  plus  propre  ou  moins   chère,   de   la   chimie   à   la   physique   en   allant   vers   les   énergies   marines.   L’offre   est  aujourd’hui  pléthorique,  même  si  leurs  arrivées  sur  le  marché  s’étalent  parfois  sur  plusieurs  décennies.    Mais  au-­‐delà  de  cette  quête  technologique  de  fournir  d’autres  énergies,  il  y  a  des  secteurs  industriels   qu’il   faut   réorienter   ou   construire   afin   que   chaque   pays   puisse   pérenniser   son  industrie   et   donc   ses   emplois.   Le   gouvernement   français   y   est   très   soucieux,   d’autant   plus  que   la   période   électorale   de   2012   se   rapproche.   Quelles   filières   industrielles   faut-­‐il   soutenir,  et  avec  quels  moyens  ?       Cette  étude  commandée  par  le  CEA  par  l’intermédiaire  de  Monsieur  Paul  Lucchese  du  Programme  des  Nouvelles  Energies  s’attachera  à  donner  une  vision  prospective  avec  comme  horizon  2020.  Elle  se  limitera  aux  secteurs  du  photovoltaïque,  du  solaire  à  concentration  et  à  l’éolien  Onshore  et  Offshore.  Un  état  de  l’art  très  complet,  documenté  et  illustré  de  ces  trois  domaines  sera  dans  un  premier  temps  réalisé.  Il  permettra  de  comprendre  où  en  est  chaque  technologie  sur  l’échelle  des  roadmaps  technologiques.  Cet  état  de  l’art  mettra  en  relief  le  degré   de   maturité   de   ces   technologies.   Puis,   de   façon   plus   spécifique,   une   étude   socio-­‐économique   centrée   sur   la   France   sera   menée.   Le   contexte   politique,   environnemental   et  industriel  sera  expliqué  pour  chacun  des  trois  secteurs  choisis.  Tous  les  mécanismes  incitatifs  seront   mentionnés   et   détaillés.   Et   à   la   fin   de   chaque   partie,   des   synthèses   comparatives  résumeront  et  apporteront  une  conclusion  qui  illuminera  la  compréhension.     Enfin,   sur   le   secteur   du   photovoltaïque   une   étude   prospective   sera   proposée.   Ce  secteur  a  été  choisi  par  notre  porteur  de  projet  car  il  correspond,  plus  encore  que  les  autres,  aux  interrogations  et  aux  recherches  du  CEA.  L’outil  MICMAC  de  Michel  Godet,  titulaire  de  la  chaire  de  prospective  stratégique  du  CNAM  et  co-­‐directeur  du  Laboratoire  d’Innovation,  de  Prospective  Stratégique  et  d’Organisation  a  été  utilisé  afin  de  faire  ressortir  les  variables  clés  du   système.   Ces   variables   seront   les   pierres   architecturales   de   la   construction   de   deux  scénarios  prospectifs.  Dans  une  vision  pessimiste,  les  manquements  des  différents  acteurs  et  les  mauvais  choix  politiques  ou  technologiques  conduiront  à  l’échec  de  la  construction  d’une  filière   industrielle   française.   Puis,   dans   une   vision   optimiste,   les   acteurs   mettront   en   place  toute   une   stratégie   afin   de   pérenniser   une   filière   française   dans   le   secteur   du  photovoltaïque.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   4  
  • 5. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes   Mission  Prospective  Technologique   2. Etat  de  l’art  des  technologies     Avant-­‐propos  :     Le  soleil  est  l’étoile  centrale  de  notre  système  solaire.  Autour  de  lui  gravitent  l’ensemble  des   planètes   dont   la   Terre.   Son   âge   est   estimé   à   4,6   milliards   d’années   et   sa   durée   de   vie   à   environ   8   autres   milliards   d’années.   Dire   qu’il   s’agit   d’une   ressource   d’énergie   inépuisable   est  donc  scientifiquement  faux  mais  redimensionné  à  l’échelle  humaine,  on  peut  considérer   que  cela  est  vrai.  C’est  assurément  notre  plus  grande  source  d’énergie.     Son   énergie   peut   être   convertie   en   chaleur   ou   en   électricité.   L’étude   ne   s’intéressera   qu’à   la   production  d’électricité.  Deux  possibilités  existent  alors  pour  transformer  l’énergie  solaire  en   énergie  électrique  :   o Soit  concentrer  les  rayons  solaires  qui  serviront  à  chauffer  un  corps  afin  de  transformer   l’eau  liquide  en  eau  vapeur  qui  actionnera  une  turbine  pour  produire  de  l’électricité.   o Soit  utiliser  l’effet  photoélectrique  de  certains  matériaux  pour  produire  de  l’électricité.     Le   vent   est   une   énergie   d’origine   solaire.   Le   soleil   réchauffe   inégalement   la   surface   terrestre   et   crée   donc   des   zones   ayant   des   températures   différentes.   C’est   ces   différences   de   température  qui  vont  être  à  l’origine  des  déplacements  d’air  et  donc  du  vent.         2.1. L’électricité  solaire  photovoltaïque     Principe  de  fonctionnement  :     L’effet   photoélectrique   a   été   observé   pour   la   première   fois   par   Antoine   Becquerel   en   1839.   Lorsque   les   photons   frappent   certains   matériaux,   ils   délogent   des   électrons   des  atomes  de  ces  matériaux.  Ce  sont  ces  électrons  qui   vont   former   le   courant   électrique.   Cette   découverte   fut   utilisée  pour  la  première  fois  en  1954  pour  produire  de   l’électricité   pour   alimenter   le   réseau   téléphonique  Figure   1  :   Types   de   cellules   PV   –   Source   installé  en  zone  isolée.  Veolia   Les   cellules   photovoltaïques   sont   constituées   de   matériau  semi-­‐conducteur  tel  que  le  silicium.  Les  cellules   sont   assemblées   en   série   en   modules   puis   en   panneaux   recouverts   de   feuilles   de   verre   et   enchâssés   dans   un   pourtour   d’aluminium.   La   production   de   panneaux   photovoltaïque   (PV)   mobilise  donc  quatre  segments  d’activité  différents  :   • la  production  de  silicium   • la  production  de  lingot  /  wafer  /  cellules   • la  production  de  panneaux  ou  modules  et  leur  connectique   • l’installation,  le  système  et  la  maintenance       Les  différentes  technologies  :       Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011   Yann  Gérard   5  
  • 6. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes   Mission  Prospective  Technologique   Il  existe  plusieurs  types  de  modules  répartis  sur  trois  générations  (Source  INES  -­‐  IAE)     • Les  modules  solaires  monocristallins  (mono  cSi)  :  33%  du  marché   Le  silicium  est  fondu  et  refroidi  doucement.  On  obtient  un  seul  cristal  de  silicium.   ère1     Plus  cher  à  fabriquer,  il  possède  le  meilleur  rendement  au  m2  :    Génération   24%  laboratoire  –  17%  usage  commercial   • Les  modules  solaires  polycristallins  (multi  cSi)  :  53%  du  marché   Le   silicium   est   fondu   et   refroidi   rapidement   ce   qui   le   constitue   de   plusieurs   couches  de  cristaux.  Moins  cher  à  fabriquer,  son  rendement  est  aussi  moins  bon  :   19%  laboratoire  –  15%  usage  commercial     • Les  modules  solaires  amorphes  (a  c  Si)  :  4%  du  marché   Ce   module   est   non   cristallisé   mais   absorbe   beaucoup   plus   de   lumière   qu’un   silicium   cristallisé.   Constitué   d’un   film   d’un   seul   millimètre,   son   rendement   est   deux  fois  moindre  que  le  silicium  cristallin  :   ème 12%  laboratoire  –  8%  usage  commercial,  mais  son  prix  de  revient  est  plus  bas.  2   • Les  modules  solaires  Silicium  en  ruban  (EFG)  :  3%  du  marché  Génération   Cette   technique   permet   de   s’affranchir   des   lingots   en   cristallisant   du   silicium   fondu   sur   un   ruban   souple.   La   consommation   de   silicium   est   divisée   par   deux   et   son  rendement  est  intéressant  :  27%  laboratoire  –  11%  usage  commercial   • Les  modules  solaires  en  couche  mince  à  base  de  tellure  de  cadmium  (Cd  Te)  :  6%   du  marché  ;  ou  de  diséléniure  de  cuivre  et  d’indium  (CIGS)  :  1%  du  marché   Ils  absorbent  très  fortement  la  lumière  et  peuvent  être  déposé  en  couches  minces.   Leurs   rendements   sont   pour   l’instant   faibles,   15%   laboratoire   –   9,5%   usage   commercial,  ils  nécessitent  plus  de  surface  à  rendement  égal.       • Les  modules  solaires  émergents  :  DYE  et  organiques  :  0%  du  marché   Ces   cellules   dites   de   type   Graetzel,   imitent   la   photosynthèse,   en   utilisant   une   teinture   (DYE)   qui   lâche   un   électron,   démarrant   un   courant   électrique.   Les   ème3   rendements  sont  faibles  mais  en  croissance  :    Génération   9%  laboratoire  –  2,5%  usage  commercial   • Les  modules  solaires  hybrides  hétérojonctions  (HIT)  :  0%  du  marché   Grâce   à   ces   modèles   hybrides   composés   de   film   de   silicium   amorphe   recouvrant   un  substrat  de  silicium  cristallin,  on  atteint  les  meilleurs  rendements  jusqu’à  40%   en   laboratoire.   Ils   sont   commercialisés   avec   des   rendements   de   18%.   leur   processus  de  production  reste  très  complexe  (1).                                                                                                                   1  http://solar.sanyo.com/hit.html       Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011   Yann  Gérard   6  
  • 7. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique     Figure  2  :  Rendement  maximum  en  laboratoire  des  différentes  technologies  photovoltaïques  –  Source  NRELLes  incertitudes:     • Coût  du  silicium  La   purification   du   silicium   utilisé   pour   les   panneaux   monocristallin   est   un   processus   très  énergivore   (150   kWh/kg)   et   donc   cher   (100   $/kg).   Pour   y   parer   les   industriels   (tel   qu’IBM)  recyclent   aujourd’hui   les   déchets   très   purs   de   silicium   issus   des   puces   électroniques,   pour   le  refondre.  Mais  cette  source  ne  couvrent  pas  la  totalité  des  besoins  (55%  -­‐  Source  INES).  Il  y  a  également  un  gâchis  de  l’ordre  de  50%  de  silicium  perdu  lors  de  la  découpe  des  cellules  dans  les   lingots.   Pour   y   faire   face,   des   entreprises   françaises   notamment   ont   développé   des  techniques   de   découpe   très   précises   permettant   de   limiter   les   pertes   de   manière  significative  (Photowatt  -­‐  Emix).   • Approvisionnement  Si   le   silicium   des   wafers   peut   être   fourni   de   manière   quasi   illimitée   car   il   est   abondant  (sable),  ce  sont  les  métaux  rares  tel  que  l’argent  nécessaire  aux  électrodes  des  cellules  qui  risquent  de  poser  des  problèmes  d’approvisionnement  en  cas  de  fabrication  massive  (Feltrin  and  Freundlich,  Houston  University  20082).    Pour  les  couches  minces  CdTe  et  CIGS,  les  quantités  de  tellurium  (Te)  et  d’indium  (In)  sont  limitées  sur  Terre,  ce  qui  pourrait  être  un  facteur  empêchant  leur  développement.     • Toxicité  Le   Cadmium   de   tellurium   rejette   des   particules   toxiques   pour   l’homme.   Ainsi,   leurs  diffusions  dans  les  cellules  couches  minces  portent  donc  à  controverse.      Les  coûts  :  Les  paramètres  économiques  importants  pour  le  photovoltaïque  sont  :   • le  coût  de  fabrication  du  module   • le  total  des  coûts  de  l’installation                                                                                                                2  Material  considerations  for  terawatt  level  deployment  of  photovoltaics  -­‐  Feltrin  and  Freundlich,  2008,  Elsevier  p.  182    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   7  
  • 8. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • le  prix  de  l’électricité   • les  tarifs  de  rachat     • l’EPBT  (Energy  Pay-­‐Back  Time  -­‐  Voir  plus  bas)    Nous  avons  vu  que  la  production  du  silicium  purifié  est  chère.  Mais  du  fait  de  l’augmentation  de  la  capacité  de  production  des  fournisseurs  dans  le  monde,  le  prix  du  silicium  est  passé  de  plus   de   200   $   le   kilo   en   2008   à   moins   de   100$.   Le   coût   de   fabrication   d’une   cellule   PV  cristallin  compte  pour  60%  du  prix  du  silicium  (Rogol  2008).  Ainsi  il  est  complètement  corrélé  au  cours  du  marché  et  ne  cesse  de  chuter  :  de  près  de  15  $/Wc  en  1982  il  a  baissé  à  4  $  en  2003,  et  oscille  en  2010  entre  2  et  3  $.      Ce   sont   les   nouvelles   techniques   de   couches   minces   (sans   silicium)   qui   révolutionnent   les  coûts   de   production  :   en   2009   le   groupe   américain   First   Solar   (CdTe)   réussi   à   produire   des  modules  à  0,98  $/Wc.    La   croissance   du   marché   des   modules  photovoltaïques   fait   chuter   les   prix.   Ainsi   le  prix   de   vente   moyen   d’un   module   est   passé  de   6€/Wc   en   moyenne   en   2000   pour   moins  de   3€/Wc   aujourd’hui   (Source  :  solarbuzz.com),   soit   une   division   d’un   facteur  2   en   10   ans.   Pour   certaines   grosses  commandes,   le   prix   est   tombé   sous   les  1,5€/Wc.   Figure   3  :   Courbe   d’expérience   du   photovoltaïque   de   1979   à     2005  -­‐  Source  NREL  La   courbe   d’expérience   du   photovoltaïque  représente  la  réduction  de  coût  pour  un  doublement  de  la  production  cumulée.  De  1979  à  2005  le  taux  dexpérience  est  quasiment  fixe  à  20%.    Il   faut   savoir   que   le   coût   des   modules   photovoltaïques   ne   représente   que   50%   dans   la  répartition  des  coûts  pour  une  installation  connectée  au  réseau.  Le  reste  se  décompose  en  :   • 15%  pour  londuleur,     • 15%  pour  le  matériel  électrique   • 10%  pour  le  support  des  modules  PV   • 10%  en  frais  dinstallation  (Source  INES)    Aujourd’hui  plusieurs  sources  s’accordent  pour  un  coût  total  d’installation  variant  entre  3,5  €  et  5  €/Wc  (2009  –pvresources.com),  dépendant  de  la  technologie  utilisée.  La  part  des  frais  d’installation,  de  préparation  du  site  ou  du  bâti,  peut  être  beaucoup  plus  élevée.  On  estime  aussi   les   coûts   opérationnels   et   de   maintenance   à   généralement   1   %   du   total   de  l’investissement.  Selon  les  pays,  on  peut  bénéficier  de  mesures  incitatives  telles  que  des  crédits  d’impôts  qui  vont  largement  influer  sur  le  coût  par  kWc.    Le  cas  de  la  France  sera  ainsi  traité  dans  l’analyse  du  système  socio-­‐économique.    Le  prix  de  l’électricité  produite  va  ensuite  directement  dépendre  de  l’ensoleillement  du  lieu  d’installation.   En   France,   sur   un   an,   le   Nord   compte   en   moyenne   800   heures  densoleillement   maximal   pour   1.200   heures   dans   le   Midi   (jusqu’à   2200   heures   dans   le  Sahara).  Donc  un  panneau  de  1  kW  produira  1.200  kWh  par  an  dans  le  Midi  de  la  France.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   8  
  • 9. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique    Le  prix  de  l’électricité  produite  peut  se  résumer  à  la  formule  suivante  :     o I  étant  l’investissement  initial   o Ka  :  facteur  d’actualisation   o Kem  :  taux  de  maintenance  (1%)   o Nh  :  énergie  annuelle  produite    Les  experts  estiment  que  dans  le  meilleur  des  cas,  c’est  à  dire  pour  de  grosses  installations  qui  bénéficient  de  coûts  d’échelle,  le  prix  de  l’électricité  produite  va  de  :   • 0.29  €/kWh  dans  le  nord  de  l’Europe  à     • 0.15  €/kWh  dans  le  sud  en  2010.      Pour  les  particuliers,  le  prix  reste  à  environ  30  cents  par  kWh  en  moyenne  en  France,  soit  3  fois  plus  que  le  prix  dEDF  (en  France  11  centimes  deuros  par  kWh).    Un   peu   partout   dans   le   monde,   cest   le   même   surcoût   de   2   à   5   fois   lélectricité   classique.  (Source  EPIEA  –  Greenunivers.com)    Selon   la   courbe   d’apprentissage   et   les   spécialistes,   la   parité   réseau,   c’est   à   dire   un   prix   de  production   équivalent   à   celui   de   l’électricité   classique   (entre   10   et   20   cents/kWh   selon   les  pays),   sera   atteint   en   2020,   lorsque   les   coûts   de   production   du   module   seront   inférieurs   à  1$.    Empreinte  environnementale  :    EPBT  :   Energy   Pay-­‐back   Time.   Combien   de   temps   un   panneau   photovoltaïque   doit-­‐il  fonctionner   avant   que   l’énergie   produite   soit   égale   à   la  quantité  dénergie  utilisée  pour  sa  fabrication?    Daprès   l’EPIA3,   cela   dépend   de   plusieurs   facteurs  (exposition,  pays,  etc.)  mais  globalement  :   • Il   faut   de   2   à   4   ans   pour   un   système   PV   poly   cristallin.     • Il  faut  moins  de  15  à  18  mois  pour  un  système  PV   amorphe.   Figure   4  :   énergie   grise   incorporée   dans   les     systèmes  photovoltaïques  -­‐  NREL  2007    Avec  une  durée  de  vie  de  30  ans,  on  peut  dire  quun  système  photovoltaïque  va  produire  de  lélectricité  sans  aucune  pollution  pendant  près  de  90%  de  sa  vie.    Par  rapport  au  bilan  carbone  d’un  panneau  photovoltaïque,  l’ADEME  donne  en  janvier  2007  la  valeur  de  55  gCO2  /  kWh  photovoltaïque  sCi,  prenant  en  compte  un  cycle  de  vie  de  20  ans.  Lémission   de   CO2   par   kWh   représenterait   selon   le   type   considéré   de   7   à   37   %   des   émissions  par   kWh   produit   par   une   centrale   thermique   classique   mais   pratiquement   10   fois   plus  qu’une  centrale  nucléaire  à  6g  CO2/kWh.      Production  industrielle  et  brevets  :  qui  contrôle  la  technologie  ?                                                                                                              3  EPIA  Compared  assessment  of  selected  environmental  indicators  of  photovoltaic  electricity  in  OECD  cities.  -­‐2008    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   9  
  • 10. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Ce   classement   évolue   extrêmement   rapidement.   Tiré   par   la   demande,   le   marché   du  photovoltaïque   augmente   en   moyenne   de   46%   par   an   en   capacité   de   production   (Source  BCG).  Suntech  est  passé  en  2010  à  plus  de  1GW  de  capacité  de  production,  suivi  par  Sharp  et  Q-­‐Cells  qui  annoncent  les  mêmes  ambitions.       Classement  2009  en  capacité  de  production  :   1. 1100.0  MW  First  Solar  (USA)   2. 704.0  MW  Suntech  Power  (Chine)   3. 595.0  MW  Sharp  (Japon)   4. 586.0  MW  Q-­‐Cells  (Allemagne)   5. 525.3  MW  Yingli  Green  Energy  (Chine)   6. 520.0  MW  J  A  Solar  (Chine)   7. 400.0  MW  Kyocera  (Japon)   8. 399.0  MW  Trina  Solar  (Chine)   9. 397.0  MW  SunPower  (USA/Philippines)   10. 368.0  MW  Gintech  (Taïwan)   (Source  Photon  International  2009)    Les  quatre  pays  «  champions  »  du  photovoltaïque  sont  les  USA,  le  Japon,  l’Allemagne  et  la  Chine.  Les  3  premiers  sont  les  pays  producteurs  historiques  qui  tirent  l’innovation.     • Le   Japon   avec   Sharp,   Kyocera,   Sanyo,   Mitsubishi   a   longtemps   cumulé   plus   de   50%   du   marché   mondial.   Sanyo   se   concentre   aujourd’hui   sur   les   cellules   HIT   de   dernière   génération,  avec  les  plus  hauts  rendements  du  marché.     • Les   USA   sont   aussi   positionnés   sur   les   dernières   technologies   de   couches   minces   telles  que  First  Solar  en  CdTe  et  Nanosolar  en  CIGS.     • La   Chine,   grâce   à   une   capacité   d’investissement   extraordinaire   a   rapidement   su   capter   le   marché   du   silicium   solaire,   la   majeure   partie   en   tant   qu’assemblier,   mais   produisant  également  des  cellules  grâces  aux  nombreuses  synergies  possible  avec  le   silicium  électronique.  Elle  domine  aujourd’hui  la  production  mondiale  avec  27%  des   30  GW  de  capacité  mondiale.    D’une  manière  générale,  et  dans  le  monde  entier,  de  nombreuses  sociétés  notamment  des  ETI   allemandes,   japonaises   et   chinoises   se   lancent   dans   la   fabrication   de   modules,   ou  assurent  la  simple  encapsulation  des  cellules,  profitant  du  dynamisme  du  marché.      Les  pétroliers  aussi  tels  BP,  Total  et  Shell  ont  rapidement  investis  dans  le  photovoltaïque  par  le  biais  de  fusions  et  acquisitions  (Solarex  pour  BP  Solar,  Siemens  pour  Shell).  Total  a  été  un  pionnier   avec   Solems   (Sia)   et   avec   Total   Energie   Nouvelles,   possédant   une   usine   de  production   avec   Electrabel   en   Belgique   et   investissant   dans   de   nombreuses   start-­‐up.   Les  grands   verriers   sont   également   actifs  :   Schott   et   St.   Gobain   Solar   Glass   avec   la   fabrication   de  modules  intégrés  au  toit.    En  terme  de  propriété  industrielle,  le  Japon  est  de  loin  dominateur  en  nombre  de  brevets  sur  le  photovoltaïque,  suivi  par  les  USA,  l’Allemagne,  la  Corée  et  la  France  en  cinquième  position  (Rapport  EPO  2009).  Depuis  2006,  la  Corée  possède  une  stratégie  très  agressive  de  dépôt  de  brevets  sur  les  dernières  générations  de  cellules  multi  jonctions.  De  ce  classement  on  peut  voir   la   Chine   en   tant   que   grande   absente,   elle   possède   cependant   des   brevets   dans   les  procédés  mais  pratiquement  aucun  dans  les  matériaux.  Certains  grands  fabricants  tels  que    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   10  
  • 11. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  First   Solar   ont   fait   le   choix   de   miser   sur   le   secret   professionnel,   il   possède   néanmoins   de  nombreuses  licences  de  l’institut  américain  NREL.    Technologies  de  rupture  /  à  venir  :  La  recherche  est  très  active  dans  le  domaine  du  solaire  photovoltaïque.  Tout  d’abord,  de  par  les   coûts   engendrés   par   le   silicium   qui   condamnent   ce   matériau   pourtant   fiable   et  performant,  des  opportunités  majeures  de  R&D  se  situent  dans  les  technologies  utilisant  des  matériaux  abondants  et  low  cost  (Wadia  et  al.,  2009,  p.  2076),  tels  que  les  matériaux  FeS2,  CuO,  Cu2S,  and  Zn3P2.  Il  existe  de  nombreuses  pistes  dans  les  couches  minces  qui  n’utilisent  que  peu  de  substrats.  Par  exemple,  lentreprise  américaine  Nanosolar  a  développé  un  processus  de  production  qui  imprime  sur  un  film  des  nanoparticules  CIGS  permettant  de  réduire  les  coûts  à  0,35  $/W.    La  R&D  dans  la  troisième  génération  de  cellules  PV  ou  hétérojonctions  porte  aujourd’hui  sur  de   nouvelles   structures   à   l’échelle   nanométrique.   En   effet,   les   limitations   théoriques   des  cellules   de   première   et   deuxième   générations   nécessitent   de   développer   de   nouveaux  concepts  utilisant  les  nanomatériaux  pour  optimiser  l’absorption  du  spectre  solaire  et  pour  bénéficier   des   propriétés   quantiques   liées   aux   effets   de   tailles   nanométriques.   Les  scientifiques   injectent   ainsi   des   nanocristaux,   d’autres   nanoparticules,   ou   encore   utilisent  des   nanofils   pour   constituer   un   empilement   optimum   de   structures   semi-­‐conductrices  permettant  théoriquement  de  dépasser  la  limite  des  30%  de  rendement.    Cependant,  il  existe  aussi  des  innovations  au  niveau  dautres  éléments  qui  peuvent  réduire  le  coût   global   ou   améliorer   les   fonctionnalités   :   amélioration   des   onduleurs,   des   héliostats  (trackers   solaires),   mécanismes   anti-­‐poussières   automatiques,   traitement   de   surface   des  vitres  des  panneaux  solaires  laissant  mieux  passer  lénergie  solaire.    C’est  aussi  le  cas  de  la  technologie  solaire  photovoltaïque  à  concentration  (CPV).  Utilisant  un   concentrateur,   ou   lentille   de   Fresnel,   elle   concentre   la   lumière   du   soleil   jusqu’à   1600   fois  sur  la  cellule  (Société  Sunrgi).  Ce  qui  permet  d’utiliser  une  surface  de  cellule  beaucoup  plus  petite,   et   ainsi   utiliser   des   cellules   à   rendement   très   supérieur,   avec   des   valeurs   oscillant  typiquement  entre  30  et  40  %  (et  qui,  à  moyen  terme,  dépasseront  les  50  %).  Un  tel  panneau  ne   fonctionne   correctement   quavec   un   dispositif   de   "tracking"   (héliostat),   pour   rester   en  permanence   perpendiculaire   aux   rayons   du   soleil.   Favorable   au   rendement   (30%   cellule  GaAs   usage   commercial   -­‐   40%   en   laboratoire),   ce   type   de   dispositif   a   linconvénient  daccroître  la  complexité  et  la  maintenance,  et  reste  encore  peu  développé.  C’est  cependant  la  technologie  la  plus  probable  pour  atteindre  rapidement  la  parité  réseau.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   11  
  • 12. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Un  autre  type  d’innovation  par  les  usages  :  l’intégré  au  bâti  C’est  un  métier  nouveau  pour  les  grands  constructeurs  et   les   professionnels   du   bâtiment  :   développer   les  toitures   et   les   façades   photovoltaïques   de   demain.  L’innovation   n’est   pas   sur   la   technologie   proprement  dite   mais   sur   son   intégration   et   son   design.   Il   n’en  réside   pas   moins   de   sérieuses   contraintes  :   poids   des  systèmes,   facilité   de   maintenance,   risque   incendiaire,  et   durée   de   vie   qui   doit   être   cohérente   avec   celle   des  bâtiments.   De   nombreux   industriels   ont   déjà   mis   en  place   des   solutions   tels   que   Saint   Gobain   avec   des  tuiles   solaires,   ou   des   assembleurs   tes   que   Tenesol  fournissent   des   panneaux   assurant   une   parfaite  étanchéité  et  isolation  faisant  office  de  toit.Le   développement   de   ces   dispositifs   photovoltaïques  intégrés   comme   composants   de   construction   dans   le  bâtiment  nécessite  une  coopération  plus  poussée  entre  architectes  et  ingénieurs  lors  des  phases  de  conception  et   une   coordination   entre   corps   de   métiers   (par   Figure  5  :  Exemples  de  toiture  et  de  verrière  exemple  électriciens,  couvreurs,  façadiers)  pour  assurer   photovoltaïque  une  bonne  installation.  Il  y  aura  une  rupture  quand  les  systèmes   seront   intégrés   dès   la   conception   dans   l’enveloppe   du   bâtiment,   ce   qui   suppose  des  développements  technologiques  tels  que  des  tramages.  Mais  cela  nécessite  entre  autre  des   évolutions   de   standards   (raccordement   réseau,   performance,   durée   de   vie)   au   niveau  national   et   mondial,   qui   est   un   point   crucial   trop   souvent   ignoré   car   celui   qui   maîtrise   la  norme  maîtrise  le  marché.  Il  faut  également  prendre  en  compte  le  montage,  le  démontage  et  la  réparation  dans  la  conception,  d’où  l’intérêt  de  favoriser  la  modularité  des  systèmes.      Au  final  les  pratiques  constructives  pourraient  changer  profondément  avec  une  intégration  de  la  technologie  PV  beaucoup  plus  grande  dans  diverses  fonctions  du  bâtiment:     • Chauffage  d’air  ou  d’eau  chaude,  grâce  à  la  chaleur  générée  par  les  modules  (partie   du   spectre   solaire   non   transformée   en   électricité)   et   qui   peut   être   récupérée   et   valorisée   • Eclairage   grâce   à   la   semi   transparence   par   des   panneaux   ou   des   vitres   photovoltaïques     • Ventilation  :   production   locale   d’électricité   et   consommation   coordonnées   par   exemple  pour  répondre  aux  usages  de  rafraîchissement  l’été   • Stockage  :   l’avènement   de   la   voiture   électrique   va   également   justifier   la   pose   de   panneaux  photovoltaïque    L’intégré  au  bâti  offre  donc  beaucoup  de  synergies  pour  les  industriels.  Exemple  des  verriers  avec  Schott  l’allemand,  ou  toujours  avec  Saint-­‐Gobain,  qui  a  décidé  récemment  de  mêler  des  cellules   photovoltaïques   à   du   verre   électro-­‐chrome.   Ce   verre   adapte   sa   transmission  lumineuse  et  calorifique  -­‐  et  donc  sa  teinte  -­‐  à  lensoleillement  et  à  la  température  ambiante  du  bâtiment,  tout  en  permettant  la  vision  vers  lextérieur.  Il  réduit  donc  considérablement  la  quantité  dénergie  consommée  pour  la  climatisation,  le  chauffage  et  léclairage  Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   12  
  • 13. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Conclusion  :  Il   apparaît   qu’aucune   des   trois   générations   de   technologies   photovoltaïques   ne   peut   être  considérées   comme   totalement   mature,   dans   la   mesure   où   à   la   fois   le   produit   et   son  processus  de  production  peuvent  être  améliorés.    De   plus,   il   n’est   pas   certain   que   l’une   des   technologies   ait   vocation   à   évincer   toutes   les  autres.  En  effet,  chacune  offre  un  couple  rendement/coût  qui  pourrait  répondre  à  un  besoin  spécifique   du   marché.   Actuellement,   le   surcoût   de   la   filière   photovoltaïque   est   flagrant,  notamment   à   cause   des   coûts   du   silicium   et   de   rendements   qui   restent   faibles.   Les   pays  doivent  compenser  :   • Par  des  politiques  avantageuses  envers  les  investissements   • Par  un  tarif  de  rachat  de  l’électricité  produite    Subventionner   permet   en   théorie   daugmenter   les   quantités   produites   jusquà   atteindre   la  rentabilité.    Trois  facteurs  sont  indispensables  pour  réduire  son  prix  :     • Augmenter  les  volumes  de  production     • Améliorer  les  rendements   • Baisser  la  quantité  de  silicium  consommée.    La   compétition   se   joue   plutôt   sur   la   prochaine   génération   de   cellules   photovoltaïques,  couches  minces  et  hétéro  jonctions,  fortement  tirés  par  les  Etats-­‐Unis  (NREL),  le  Japon  et  la  Corée.  Les  experts  attendaient  la  "parité  réseau"  en  Allemagne  pour  2015  voire  2020  au  plus  tard.   Mais   le   succès   des   américains   servant   de   jalon  de   référence   au   marché,   grâce   aux  derniers  progrès  réalisés,  indique  que  la  parité  réseau  semble  se  rapprocher  dans  le  temps.  Les   modules   de   First   Solar   pourraient   déjà   produire   de   lélectricité   pour   un   équivalent   de  0,20  à  0,25  euros  par  kilowattheure.    Or   le   prix   actuel   de   lélectricité   en   Allemagne   tourne   actuellement   autour   de   0,20  euros/kWh.      Cependant   le   photovoltaïque,   de   par   sa   capacité   à   être   installé   au   plus   proche   des  habitations  et  des  bâtiments,  permet  de  concevoir  des  systèmes  intégrés  aux  bâtis  à  haute  valeur   ajoutée.   Ainsi,   les   perspectives   de   bâtiments   à   énergie   positive   et   de   nouvelles  technologies  à  plus  haut  rendement  et  de  plus  grande  fiabilité  devraient  lui  assurer  un  fort  développement  à  venir.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   13  
  • 14. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   2.2. L’électricité  solaire   thermodynamique       Principe  de  fonctionnement  :     La  plupart  des  grandes  centrales  fonctionnent  sur   ce   même   principe,   la   chaleur   du   soleil   est   transformée   en   énergie   mécanique   qui   est   transformée   en   énergie   électrique.   Plus   précisément,   les   rayons   solaires   sont   concentrés   et   servent   à   chauffer   un   liquide   (eau   ou   gaz)   à   haute   température.   La   vapeur   générée   fait   Figure  6  :  La  centrale  solaire  Thémis  à  Taragosse   tourner  un  générateur  électrique.     Le   mouvement   rotatif   génère   un   courant  électrique  selon  le  modèle  d’une  dynamo.    Les  différentes  technologies  :    Il   existe   quatre   types   de   centrales   solaires   qui   se   distinguent   par   la   manière   dont   on   focalise  les  rayons  solaires.   L’énergie   solaire   étant   peu   dense,   il   est   nécessaire   de   la   concentrer.   L’énergie   thermique   sert   à   chauffer   un   fluide   caloporteur  qui  peut  être  :  des  huiles,  du   sel  fondu,  des  gaz  ou  de  l’eau  liquide.  On   estime  le  rendement  d’une  centrale  CSP   autour  de  20%.         Figure  7  :  Les  différents  types  de  concentration  –  Source  IAE     • Les  centrales  à  collecteurs  cylindro-­‐paraboliques  :  93  %  du  marché  en  2008  (SER)  Des   rangées   parallèles   de   miroirs   cylindro-­‐paraboliques   tournent   autour   d’un   axe  horizontale   suivent   la   course   du   soleil.   Les   rayons   sont   concentrés   sur   un   tube   récepteur  horizontal  dans  lequel  circule  un  fluide  caloporteur.  Ce  fluide  sert  à  chauffer  de  l’eau  qui  se  transforme  en  vapeur  et  actionne  une  turbine.   • Les  centrales  solaires  à  miroirs  de  Fresnel  :  1%  du  marché  (SER)  Même   principe   que   pour   les   miroirs   cylindro-­‐paraboliques.   Les   miroirs   sont   simplement  plans  afin  de  réduire  les  coûts  de  fabrication.   • Les  centrales  à  tours  :  4,7%  du  marché  en  2008  (SER)  Des  miroirs  concentrent  les  rayons  solaires  vers  une  chaudière  placée  en  haut  d’une  tour.  Le  facteur   de   concentration   peut   dépasser   1000,   ce   qui   permet   d’atteindre   des   températures  importantes.    L’eau  chauffée  se  transforme  en  vapeur  qui  actionne  une  turbine  produisant  de  l’électricité.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   14  
  • 15. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • Les  centrales  à  capteurs  paraboliques  :  0,2%  du  marché  en  2008  (SER)  Les  capteurs  suivent  le  soleil  et  captent  ses  rayons  afin  de  les  faire  converger  vers  un  point  de   concentration   appelé   foyer.   Un   gaz   est   contenu   dans   le   foyer   qui   monte   en   température.  De   l’eau   est   alors   transformée   en   vapeur   qui   actionne   une   turbine   afin   de   produire  l’électricité.   • Les  centrales  à  tour  à  effet  de  cheminée    Dans   ce   concept   émergent,   les   rayons   ne   sont   pas  concentrés.   L’air   est   chauffé   par   une   surface   de   captage  solaire   formée   d’une   couverture   transparente   et   agissant  comme  une  serre.  L’air  chaud  étant  plus  léger,  il  s’échappe  par   une   grande   cheminée   centrale.   Cette   circulation   d’air  permet   alors   à   des   turbines   situées   à   l’entrée   de   la  cheminée  de  produire  de  l’électricité.  Le  principal  avantage  de   ce   système   est   qu’il   peut   fonctionner   sans   intermittence   en   Figure  8  :  effet  de  cheminée  utilisant   le   rayonnement   du   soleil   le   jour   et   la   chaleur  emmagasinée  dans  le  sol  la  nuit.    Les  incertitudes:     • Acceptabilité  et  emprise  au  sol  Bien   qu’associé   à   l’image   «   verte   »   du   solaire,   le   STC   peut   rencontrer   quelques   difficultés  d’acceptabilité.  L’emprise  au  sol  nécessaire  étant  assez  conséquente,  cela  l’exclut  donc  des  zones  urbanisées  (avec  PLU  en  France)  mais  aussi  des  zones  agricoles.     • Ensoleillement  minimum  Cette   technologie   ne   peut   que   fonctionner   avec  un  ciel  sans  nuage,  où  le  rayonnement  solaire  est  direct.   L’ensoleillement   direct   doit   être   ainsi  supérieur   à   2000   KWh/m2/an.   Ainsi,   selon   le  dessin   ci-­‐contre,   seules   les   régions   colorées  peuvent  être  favorables  à  ce  type  d’énergie.    De   plus,   il   faut   savoir   que   ce   type   de   centrale   fonctionne   Figure  9  :  Zones  favorables  au  STC  dans  un  environnement  sec,  l’humidité  de  l’air  est  un  frein  au  rendement.   • Transport  de  l’énergie  De   fait,   ce   type   de   centrale   pourrait   être   implanté   majoritairement   loin   des   zones   de  consommation   d’énergie,   ce   qui   implique   le   développement   d’infrastructures   de   transport  de  l’électricité  adéquates.     • Dangerosité  Par   ailleurs,   certaines   des   filières   présentent   des   risques   industriels   spécifiques.   Ainsi,  certains  cycles  utilisent  comme  fluide  caloporteur  des  huiles  qui  présentent  des  dangers  en  cas   d’accident.   Des   systèmes   de   stockage   mettent   en   œuvre   de   grandes   quantités   de  nitrates  (sous  forme  de  sels  fondus),  lesquels  présentent  des  risques  d’explosion.  Ces  limites  sont   toutefois   bien   connues,   et   des   alternatives   existent,   comme   l’utilisation   de   vapeur  d’eau  comme  fluide  caloporteur.   • Matériaux  Dépendance  technologique  sur  certains  composants  critiques,  tels  que  le  tube  récepteur.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   15  
  • 16. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Les  coûts  :  Si  nous  prenons  une  centrale  thermodynamique  comme  celle  d’Andasol  (Espagne)  sur  une  tranche   de   50   MW,   le   coût   d’installation   est   établi   à   5.200   €/kW   (5,2€/W).   Le   schéma   ci-­‐dessous  (ACKET,  2010)  compare  cette  centrale  avec  la  centrale  photovoltaïque  d’Amareleja,  qui   dispose   des   même   conditions   d’ensoleillement   et   de   la   même   puissance,   avec   un   coût  d’installation  de  5  150  €/kWc.     Figure  10  :  Comparaison  des  centrales  d’Amareleja  PV  et  Andasol  CST  Le   rapport   coût   d’investissement/production   annuelle   indiqué   dans   le   tableau   (en   €/kWh)  est   clairement   à   l’avantage   du   solaire   thermodynamique   pour   un   coût   d’installation  globalement   équivalent4.   En   supposant   toutefois   un   taux   d’actualisation   de   6   %   et   d’un  amortissement   sur   20   ans   nous   obtenons   pour   la   part   du   seul   investissement   un   coût   de  l’électricité  produite  à  0,14  €/kWh.      Le   coût   actuel   ajusté   de   l’électricité   produite   par   les   centrales   pilotes   à   miroirs   paraboliques  en  Espagne  et  en  Californie  est  d’environ  27  c€/kWh  (Source  Solar  Euro  Med).  Par  différence  cela  nous  donne  un  coût  pour  la  part  d’exploitation  et  de  maintenance  à  13  c€/kWh,  ce  qui  est  relativement  élevé.  En  effet  une  installation  telle  de  50  MW  requiert  30  employés  pour  l’exploitation   de   la   centrale   et   10   pour   la   maintenance   du   champ.   L’IEA   évalue   les   coûts  d’exploitation   entre   13   et   30   $   /MWh5.   Ceci   constitue   un   point   négatif   par   rapport   au   PV  mais  ces  coûts  peuvent  baisser  si  l’installation  est  plus  importante.  En   France   métropolitaine   où   l’ensoleillement   maximal   est   de   1   790   kWh/m²/an   (Corse),   le  coût  de  production  s’élève  à  plus  de  35  c€/kWh  actuellement  (Source  Sia  Conseil),  bien  loin  des   3,4   c€/kWh   d’une   centrale   nucléaire   de   2e   génération.   Le   seuil   de   rentabilité   des  centrales  solaires  à  concentration  se  situe  ainsi  autour  de  2  200  kWh/m²/an.  Pour  les  zones  moins  ensoleillées,  l’attractivité  du  solaire  thermodynamique  dépend  donc  en  majeure  partie  de  la  hauteur  des  aides  publiques.  Les   spécialistes   estiment   qu’à   l’horizon   2020,   le   coût   de   l’électricité   produite   par   les  centrales   thermo   solaires   les   plus   avancées   (cycle   combiné)   atteindra   des   prix   compris   entre  7  à  8  c€/  kWh  (Source  Solar  Euromed).    Empreinte  environnementale  :    L’empreinte  carbone  est  relativement  faible  et  peut  se  comparer  à  l’éolien,  elle  est  évaluée  à  13,7g/   kWh   (Pehnt   2005   IFEU5)   L’amortissement   énergétique   est   également   bon,   évalué  entre   5   et   6   mois   (SIA   Conseil).   D’autre   part,   l’implantation   des   centrales   est   réalisée   dans  des   zones   désertiques   ou   arides,   ce   qui   constitue   une   valorisation   importante   d’espaces  inutilisés.   Cependant,   de   telles   installations   peuvent   nécessiter   un   apport   en   eau   non  négligeable,   près   de   3   à   4   m3   d’eau.   Un   refroidissement   par   air   diminue   largement   les  besoins  en  eau  au  profit  d’un  rendement  plus  faible.                                                                                                              4  Source  Rapport  Claude  Acket  –  AREVA  –  Sauvons  le  climat  –  p14  5  Martin  Pehnt,  2005  -­‐  Dynamic  life  cycle  assessment  (LCA)  of  renewable  energy  technologies  –  IFEU  Heidelberg    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   16  
  • 17. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique    Industrie,  brevets  :  qui  contrôle  la  technologie  ?  Il   est   important   de   citer   Luz   International   LTD,   société   israélienne,   qui   fût   la   première  entreprise  fabriquant  des  centrales  thermodynamiques  à  un  niveau  industriel  en  1979.  Elle  est   à   l’origine   de   plusieurs   modèles   expérimentaux   en   Californie  et   dans   le   monde,   des  modèles  à  tour  auquel  elle  donna  son  nom  :  modèle  Luz.      Malgré  des  débuts  prometteurs  pour  la  France  avec  la  centrale  expérimentale  Thémis  et  le  four   Odeillon   créés   dans   les   années   1980   mais   abandonnés   peu   après   (voir   dans   la   partie  socio-­‐éco),  les  Espagnols  et  les  Allemands  ont  beaucoup  plus  investi  sur  cette  technologie  et  possèdent  aujourdhui  des  entreprises  de  pointe.      L’Espagne   est   alimentée   par   un   marché   domestique   extrêmement   dynamique   (car   fort  ensoleillement).   Par   exemple   Abengoa   a   décroché   un   contrat   de   13   centrales   de   50MW.  Mais  il  exporte  aussi  avec  plus  de  250  MW  prévu  en  Arizona.  Acciona  ou  Iberdrola  sont  aussi  deux  fleurons  de  l’industrie  espagnole.    Pour  lAllemagne,  cest  clairement  un  marché  dexport.  Schott  est  un  verrier  allemand  qui  a  su   capter   ce   marché,   il   a   notamment   fourni   les   collecteurs   pour   les   centrales   thermiques  solaires  en  Californie  de  Kramer  Junction  d’une  puissance  totale  de  354  MW.  Depuis  2006,  Solar  Millennium  (Allemagne)  sest  lancé  dans  la  construction  de  grandes  centrales  solaires  en   Espagne   tel   qu’Andasol   (150MW)   et   prépare   des   projets   importants   (plus   de   2GW   en  construction   aux   Etats   Unis)   ailleurs   dans   le   monde.   Solel,   une   entreprise   israélienne   qui   a  développé   Kramer   Junction   avec   Schott   aux   Etats   Unis,   a   récemment   été   rachetée   par  Siemens  et  prépare  une  usine  de  533MW  en  Californie.    Les  américains  ne  sont  pas  en  reste  avec  Brightsource  Energy,   qui  détienne  le  modèle  à  tour  LPT  550  de  Luz.  Int.  LTD  et  possède  2,6  GW  d’installations  sous  contrats.  Esolar  a  notamment  aussi   beaucoup   fait   parler   d’elle   avec   une   nouvelle   technologie   de   petits   miroirs   pour   ses  héliostats,  moins  chers  à  fabriquer  et  contrôlés  par  un  nombre  limité  de  moteurs.  La  jeune  compagnie  a  décroché  2GW  d’installations  en  Chine,  1GW  en  Inde  et  500MW  en  Californie.      La   France,   plus   en   retrait,   a   tout   de   même   des   industriels   présents   sur   différents  composants,  mais  elle  n’a  pas  de  champions  à  l’origine  de  grosses  installations  récentes.    Au  niveau  des  brevets,  c’est  encore  une  fois  l’Allemagne  qui  est  leader,  suivie  par  les  Etats-­‐Unis  et  le  Japon,  la  France  en  quatrième  position  et  l’Italie  (Source  EPO  2010).    Recherche   et   développement   et   technologies   de  rupture  /  à  venir  :  Si   les   technologies   utilisées   dans   le   solaire  thermodynamique   semblent   matures,   il   reste   de  nombreuses   innovations   incrémentales   qui  permettront   de   baisser   les   coûts.   Historiquement,  le   STC   a   fait   l’objet   de   plusieurs   programmes   de  R&D  durant  les  années  80,  avant  de  tomber  plus  ou  moins   en   désuétude   après   le   contrechoc   Figure  11:  ensoleillement  et  production  délectricité  -­‐  pétrolier  de  1986.     Source  solar  Euromed    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   17  
  • 18. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Le  regain  d’intérêt  pour  le  STC  date  d’une  dizaine  d’année.    L’inconvénient   de   l’absence   de   soleil   est   aujourd’hui   partiellement   levé.   Les   dernières  avancées  techniques  permettent  de  stocker  le  surplus  d’ensoleillement  et  de  le  restituer  aux  heures   nocturnes.   C’est   le   cas   du   stockage   de   chaleur   dans   des   sels   fondus.   Ainsi,   le  fonctionnement  d’une  centrale  à  concentration  solaire  peut  être  quasi  continu.  La  centrale  ANDASOL   1   à   Grenade,   a   ainsi   une   autonomie   de   7   heures   mais   des   projets   en   cours   ont  comme  objectif  une  autonomie  de  20  heures.    Mais   c’est   dans   le   domaine   des   applications   que   cette   technologie   pourra   trouver   des  débouchés  différents  que  ceux  d’aujourd’hui.  Demain  les  applications  seront  :   • Procédés  industriels  De   nombreuses   industries   utilisent   des   procédés   nécessitant   des   hautes   températures  comme  la  stérilisation,  le  chauffage,  la  cuisson,  le  traitement  thermique,  le  blanchissement,  etc.  Les  technologies  du  solaire  concentré  sont  appropriées  pour  ces  applications.  On  peut  envisager   qu’une   entreprise   construise   une   usine   de   ce   type   pour   sa   propre   production  d’électricité  ou  pour  une  des  applications  mentionnées.   • Dessalement  Le  processus  de  dessalement  transforme  l’eau  de  mer  en  eau  potable.  Les  régions  souffrant  d’un   manque   d’eau   sont   d’ailleurs   souvent   celles   qui   ont   un   ensoleillement   très   fort.   Le  solaire   à   concentration   est   une   bonne   technologie   pour   répondre   à   ce   besoin   tout   en  minimisant  l’impact  environnemental.     • Carburant  solaire  Dans   les   prochaines   années,   la   R&D   pourra   permettre   la   production   d’hydrogène   par  séparation  thermochimique  de  l’eau.      Des  projets  ambitieux  Des  grands  programmes  internationaux  sont  en  cours  de  développement,  tels  que  :   • Le  projet  DII  de  la  fondation  DESERTEC    Ce  projet  initié  en  2009  vise  à  exploiter  les  potentiels  énergétiques  des  desserts  du  Moyen-­‐Orient   grâce   à   un   vaste   réseau   de   centrales   solaire   à   concentration.   En   2050,   15%   des  besoins   en   électricité   de   l’Europe   et   une   grande   partie   de   ceux   des   pays   producteurs  pourraient  être  assurés.   • Le  Plan  Solaire  Méditerranéen  Ce  programme  a  pour  objectif  de  permettre  aux  pays  situés  sur  le  pourtour  méditerranéen,  en  Afrique  du  Nord  et  au  Proche  Orient  de  développer  une  production  d’électricité  d’origine  renouvelable.   Le   fort   potentiel   solaire   de   ces   pays   permettrait   d’approvisionner   en  électricité   à   faible   contenu   C0₂   le   marché   local   et   den   exporter   une   partie   vers   les   pays  européens  fortement  demandeurs  d’électricité.    Conclusion  :    Même   si   il   est   encore   peu   visible   par   rapport   au   solaire   PV,   très   médiatique,   le   solaire   à  concentration   thermique   porté   par   de   grands   projets   et   de   gros   investissements   se  redynamise   depuis   quelques   années.   Tous   les   spécialistes   le   voient   comme   le   troisième  acteur   sur   le   secteur   du   renouvelable.   Selon   l’IEA,   il   pourrait   couvrir   7%   des   besoins  mondiaux  en  énergie  en  2030  et  25%  en  2050.  Le  solaire  thermodynamique  présente  des  atouts  importants.  La  capacité  de  stockage  a  fait  l’objet  d’innovations  significatives.  Les  rendements  électriques  sont  en  amélioration.  De  fait  le  coût  de  production  est  en  baisse,  surtout  grâce  à  des  tailles  de  centrales  de  plus  en  plus    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   18  
  • 19. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  importantes.   De   tels   projets   nécessitent   tout   de   même   l’appui   des   états.   Exemple   des   Etats-­‐Unis,   où   les   demandes   dautorisations   s’accumulent   pour   les   déserts   de   Californie,   de  lArizona   et   du   Nevada.   Le   secteur   est   clairement   dopé   par   les   aides   du   gouvernement  d’Obama  qui  subventionne  à  hauteur  de  30%  des  coûts  de  construction  dans  le  cadre  de  son  plan   de   relance.   Un   des   inconvénients   est   que   ce   type   de   centrale   nécessite   un  ensoleillement   et   une   qualité   de   soleil   très   forte,   ce   qui   limite   les   régions   susceptibles   de  recevoir  ce  type  de  centrale.  Mais  l’exemple  de  l’Allemagne  qui  domine  ce  marché  en  misant  tout  sur  l’export  permet  de  relativiser  cet  inconvénient.    Les   procédés   industriels   sont   également   nombreux  :   production   d’électricité,   dessalement,  production  de  chaleur,  etc.  Ce  qui  peut  tout  autant  favoriser  l’accroissement  des  niches  de  marché  pour  son  développement.     2.3. L’électricité  éolienne  :  les  éoliennes  terrestres  et  offshore     Principe  de  fonctionnement  :   La   fabrication   d’électricité   par   une   éolienne   est  réalisée  par  la  transformation  de  l’énergie   cinétique   du   vent   en   énergie   électrique.   La   chaîne  de  transformation  est  la  suivante  :   •   La   transformation   de   l’énergie   par   les   pales   Les   pales   fonctionnent   sur   le   principe   d’une   aile   d’avion.   La   différence   de   pression   entre   les   deux   faces   de   la   pale   crée   une   force   aérodynamique,   mettant   en   mouvement   le   rotor   par   la   transformation   de   l’énergie   cinétique  du  vent  en  énergie  mécanique.   •   L’accélération   du   mouvement   de   Figure  12  :  Nacelle  d’une  éolienne  –  Source  SER   rotation  grâce  au  multiplicateur   Les   pales   tournent   à   une   vitesse  relativement  lente,  de  l’ordre  de  5  à  15  tours  par  minute,  d’autant  plus  lente  que  l’éolienne  est  grande.  La  plupart  des  générateurs  ont  besoin  de  tourner  à  très  grande  vitesse  (de  1  000  à  2  000  tours  par  minute)  pour  produire  de  l’électricité.  C’est  pourquoi  le  mouvement  lent  du  rotor  est  accéléré  par   un   multiplicateur.   Certains   types   d’éoliennes   n’en  sont   pas   équipés,   leur   générateur   est   alors   beaucoup  plus  gros  et  beaucoup  plus  lourd.  •   La  production  d’électricité  par  le  générateur  L’énergie  mécanique  transmise  par  le  multiplicateur  est  transformée  en  énergie  électrique  par  le  générateur.  Le  rotor   du   générateur   tourne   à   grande   vitesse   et   produit  de  l’électricité  à  une  tension  d’environ  690  volts.  •   Le  traitement  de  l’électricité  par  le  convertisseur  et   Figure   13  :   Composants   d’une   éolienne   –   le  transformateur   Source  SER  Cette   électricité   ne   peut   pas   être   utilisée   directement.    Elle  est  traitée  grâce  à  un  convertisseur,  puis  sa  tension  est  augmentée  à  20  000  volts  par  un    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   19  
  • 20. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  transformateur.  L’électricité  est  alors  acheminée  à  travers  un  câble  enterré  jusqu’à  un  poste  de   transformation,   pour   être   injectée   sur   le   réseau   électrique,   puis   distribuée   aux  consommateurs  les  plus  proches.    Facteurs  de  productivité  :    L’énergie  produite  dépend  de     La  puissance  augmente  avec    •   Longueur  des  pales    •   Vitesse  du  vent   •   Le  carré  de  la  longueur  des  pales  •   Densité  de  l’air   •   Le  cube  de  la  vitesse  du  vent    Figure  15  :  Puissance  du  vent  en  fonction  de  l’altitude  –  Source  SER  SEE     Figure  14  :  Puissance  d’une  éolienne  en  fonction  du  vent  –   Source  REpower  Systems  AG      Aujourd’hui,   le   format   des   éoliennes   est   stabilisé   avec   3   pales.   La   force   du   vent   augmente  avec  l’altitude.  Ainsi,  dans  le  cas  d’un  modèle  avec  2  pales,  la  variation  de  force  sur  le  moyeu  sera   alors   très   importante   est   perturbera   le   rotor.   L’installation   de   3   pales   permet   une  compensation   de   ces   différences   et   une   moindre   variation   de   puissance   à   chaque   rotation  du  rotor.    La  production  électrique  varie  selon  la  vitesse  du  vent.Si  le  vent  est  trop  faible,  l’éolienne  est  arrêtée.  Cela  n’arrive  que  15  à  20%  du  temps.  Si  le  vent  est  trop  fort,  supérieur  à  90  km/h,  l’éolienne  est  arrêtée  pour  des  raisons  de  sécurité.  La  plage  d’utilisation  se  situe  donc  entre  10  et  90  km/h.    Les  différentes  technologies/  segmentation:    En   éolien   il   n’existe   pas   à   proprement   parler   de   technologies   vraiment   distinctes,   chaque  constructeur   ayant   son   modèle   et   sa   configuration   d’éolienne  :   2   ou   3   pales,   boîtes  d’engrenages   ou   système   d’entraînement   direct,   mécanismes   de   contrôle   de   la   puissance,  pas   des   pales.   Quelle   que   soit   la   configuration   des   composants   de   chaque   éolienne,   les  processus   de   fabrication   sont   à   peu   près   similaires.   Cependant   on   peut   tout   de   même  segmenter  l’éolien  de  par  son  type  d’utilisation  et  son  type  de  fondation  (source  SER  –  BCG  2010):     • Les  éoliennes  terrestres:  99%  du  marché  Implanter   sur   la   terre   ferme,   c’est   le   modèle   le   plus   courant.   La   puissance   unitaire   d’une  éolienne  terrestre  s’est  stabilisée  autour  de  2MW  depuis  2008,  mais  elle  peut  aller  jusqu’à  3    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   20  
  • 21. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  MW.   En   général,   elles   sont   rassemblées   en   fermes   éoliennes   de   5   à   50   machines   produisant  jusqu’à  plusieurs  centaines  de  MW.  Elles  sont  raccordées  ensuite  au  réseau  électrique.   • Les  éoliennes  Offshores:  1%  du  marché  Elles   sont   ancrées   sur   le   fond   marin   jusqu’à   40   m   de   profondeur,   reposant   soit   sur   un  amarrage   gravitaire,   une   «  pile  »,   ou   sur   un   tripode.   Le   principe   de   fonctionnement   est  identique   et   les   composants   restent   très   proches   pour   les   deux   implantations.   Les   éoliennes  Offshores  sont  cependant  beaucoup  plus  puissantes  que  celles  utilisées  sur  terre.  Du  fait  des  contraintes  opérationnelles  et  de  maintenance,  les  constructeurs  ont  augmenté  la  puissance  unitaire  jusqu’à  6  MW.  Elles  sont  groupées  «  en  fermes  d’éoliennes  »  de  plusieurs  dizaines  de   MW   raccordées   au   réseau.   Le   raccordement   des   parcs   éoliens   offshore   est   également  spécifique   en   raison   de   la   très   forte   puissance   de   ces   parcs   et   de   l’éloignement   au   réseau  électrique.  Ce  raccordement  est  réalisé  grâce  à  ces  câbles  sous-­‐marins  à  courant  continu  qui  est  la  technologie  spécifique  utilisée  généralement  pour  les  interconnexions  sous-­‐marines.   • Les  éoliennes  offshores  flottantes    C’est  un  marché  émergent.  Elles  s’ancrent  au  fond  marin  au  moyen  de  plusieurs  systèmes  :  flotteurs   et   support   à   lignes   tendues,   pour   des   installations   loin   des   côtes   à   des   profondeurs  plus  élevées  (30  à  300  m),  multipliant  alors  le  potentiel  exploitable.     • Petites  éoliennes  C’est  un  marché  émergent.  De  petite  taille  (3  à  8  mètres  de  large,  1  à  2  mètres  de  haut),  avec  pour  cible  les  toitures  terrasses  des  immeubles  d’habitation,  ou  industriels  et  commerciaux,  leur   gamme   de   puissances   va   de   quelques   kW   à   quelques   dizaines   de   kW   de   puissance  moyenne.  Leur  vitesse  de  rotation  est  faible  et  indépendante  de  la  vitesse  du  vent.      Les  incertitudes:     • Encombrement  spatial  et  nuisance  sonore    L’encombrement   est   important,   il   correspond   à   une   sphère   d’un   diamètre   égal   à   celui   de  l’hélice,   reposant   sur   un   cylindre   de   même   diamètre.   Un   mât   est   aussi   de   hauteur  importante.   Plus   les   pales   sont   grandes,   plus   elles   sont   bruyant   ce   qui   peut   perturber   le  voisinage.     • Exposition  au  vent  Le  vent  doit  être  le  plus  régulier  possible.  Leur  implantation  est  interdite  en  milieu  urbain  ou  dans   un   relief   très   accidenté.   Cependant   les   prévisions   et   la   gestion   du   vent   se   sont  améliorées.   Ainsi,   une   éolienne   tourne   80%   du   temps.   Leur   production   électrique   est  prévisible  grâce  aux  modèles  de  prévision  météorologiques,  avec  un  facteur  de  disponibilité  de  98%,  largement  supérieur  à  celui  des  centrales  conventionnelles  qui  est  de  l’ordre  de  70  à  85%.  Globalement  les  vents  sont  plus  forts  en  hiver  qu’en  été.  Cette  particularité  est  donc  favorable   à   l’éolien   car   cela   correspond   parfaitement   aux   besoins   de   consommation  saisonnier  de  chauffage  des  bâtiments.   • Approvisionnement  de  matériaux:    Certains  matériaux  utilisés  dans  la  fabrication  des  éoliennes  proviennent  de  REE  (Rare  Earth  Elements)   tel   que   le   neodymium   (Nd)   dans   les   aimants   permanents   (permanent   magnets  PM)  des  générateurs  (Rapport  WWS  -­‐  Jacobson  –  Stanford  2010).     • Usure  des  éoliennes  offshores  :    Deux   facteurs   importants   d’usure   et   de   dégradation   du   matériel   sont   propres   à   ce   type  d’éolienne  :   • L’érosion  liée  au  milieu  marin   • La  force  des  vagues  qui  peut  abimer  gravement  le  mât.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   21  
  • 22. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  L’impact  de  ces  deux  paramètres  n’est  pas  bien  connu.  Ainsi,  il  est  possible  de  s’interroger  sur  leur  durée  de  vie  et  leur  maintenance.      Les  coûts  :  Le  coût  dinvestissement  dune  grande  éolienne  varie  avec  sa  puissance  nominale  ainsi  quen  fonction  des  facteurs  suivants  :   o le  type  et  de  la  taille  de  la  turbine,  selon  le  type  de  vent   o le  type  de  fondation     o la  longueur  du  câble  à  tirer  pour  se  relier  au  réseau  On  évalue  généralement  ce  coût  d’investissement  à  1,6  M€  par  MW,  soit  1,6  €/W.  La  part  de   l’éolienne   représente   75%   de   cet   investissement.   A   cela   viennent   s’ajouter   différents  éléments  qui  influencent  le  coût  de  revient  du  kWh  :   o le  montant  de  linvestissement  dinstallation   o la  vitesse  et  la  qualité  du  vent  (déterminent  la  production)   o la  disponibilité  de  la  turbine   o le  coût  de  maintenance   o le  coût  de  location/achat  du  terrain  dimplantation   o la  prime  dassurance,  le  taux  dintérêt  des  emprunts  et  les  taxes  éventuelles    Pour   l’offshore,   les   coûts   d’investissements   sont   pratiquement   doublés  :   3   à   3,7   $/W   en  2010.  Une  éolienne  a  en  moyenne,  une  production  équivalente  à  un  peu  moins  de  2000  heures  à  pleine   puissance.   Le   cout   de   l’électricité   produite   est   mondialement   compris   aujourd’hui  entre  $0.04  et  $0.15/kWh  en  éolien  terrestre  et  de  $0.133/kWh  pour  l’offshore  (Jacobson,  Université  Stanford6  –  IEA  2010).  En  Europe,  selon  l’EWEA,  ce  coût  est  passé  de  8,8  c€  dans  les  années  1980  pour  une  turbine  de  95  kW,  a  actuellement  de  3,5  c€/kWh  pour  une  turbine  de  1  000  kW.    Empreinte  environnementale  :    Par  rapport  à  l’EPBT,  une  étude  (avril  2005)  du  fabricant  Vestas  au  Danemark  montre  qu’une  éolienne  offshore  de  3  MW  produit  lénergie  nécessaire  pour  sa  fabrication  en  6,8  mois  et  est   conçue   pour   fonctionner   20   ans.   Pendant   ces   20   ans,   elle   doit   produire   280.000   MWh   et  évite   lémission   de   230.000   tonnes   de   CO2   (par   rapport   aux   émissions   dune   centrale  thermique).  En  termes  de  cycle  de  vie,  la  plupart  des  composants  de  léolienne  peuvent  être  recyclés.  L’empreinte  carbone  est  quant  à  elle  évaluée  à  10,2g/kWh  (Pehnt  2005).    Industrie  et  brevets  :  qui  contrôle  la  technologie  ?  Dans   l’industrie   éolienne,   une   quinzaine   de   gros  industriels   se   partagent   le   marché   mondial   du  terrestre   comme   de   l’offshore.   Leur   capacité   de  production   est   caractérisée   par   leur   habilité   à  prendre   des   marchés.   Pour   en   juger,   il   faut  analyser   la   demande   mondiale  :   la   production  délectricité   dorigine   éolienne   est   en   forte  croissance   (30%   en   2009)   et   s’élève   à   157   900  MW   en   2009   (dont   37   600   MW   de   nouvelle  production).      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   22  
  • 23. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Les   prévisions   pour   2012  sont   de   287   000   MW   soit   +   40%   ce   qui   représente   2.7%   de  lélectricité  mondiale.    Les  6  pays  avec  la  plus  forte  croissance  sont:     • La  Chine  (+  13  000  MW)   • Les  Etats-­‐Unis  (+  9  900  MW)   • LEspagne  (+  2  500  MW)   • LAllemagne  (+  1  900  MW)   • LInde  (+  1  270  MW)   • France  (+  1  088  MW)    Sur  ces  marchés,  le  danois  Vestas  et  l’américain  GE  ont  des  parts  de  marchés  proches  (14%  et  12%).    Entre   2008   et   2009,   grâce   à   des   investissements   massifs,   2   entreprises   chinoises   se   sont  hissés  dans  l’excellence  mondiale  :     • Sinovel   • Goldwin    L’allemand   Enercon   arrive   toutefois   à   se   maintenir   grâce   au   dynamisme   du   marché  européen.    Pour  l’offshore,  le  marché  étant  encore  en  constitution,  on  trouve  les  mêmes  acteurs  du  top  5  de  l’éolien  terrestre  en  ajoutant  l’allemand  Nordex,  et  l’espagnol  Acciona.      En   termes   de   propriété   industrielle,   c’est   l’Allemagne   qui   est   le   plus   grand   possesseur   de  brevets   et   notamment   Enercon   qui   détient   près   de   40%   des   brevets   sur   l’éolien.   En   1994  cette   société   put   même   piratée   par   la   NSA   dans   le   cadre   d’une   opération   de   piratage  industriel.  L’Allemagne  est  suivie  ensuite  par  les  USA,  le  Japon,  le  Danemark  et  l’Espagne.    Technologies  de  rupture  /  à  venir  :  Certaines   éoliennes   utilisent   un   axe   de   rotation   vertical   mais   peu   de   modèles   ont   été  développés  à  grande  échelle.  Une  nouvelle  technologie  à  axe  vertical  est  celle  du  kite  wind  generator   (inspirée   du   kitesurf)   qui,   pour   capter   un   vent   le   plus   fort   possible,   utilise   des  câbles  et  des  ailes  qui  peuvent  arriver  à  800/1  000  m  de  hauteur.  Les  nouvelles  éoliennes  en  cours  de  développement  visent  à  aboutir  à  une  technologie  qui  s’affranchit   du   bruit,   de   l’encombrement   et   de   la   fragilité   des   éoliennes   à   pales,   tout   en  étant  capables  d’utiliser  le  vent  quelle  que  soit  sa  direction  et  sa  force.      L’éolien   offshore   est   une   rupture   technologique.   Ainsi,   il   faut   développer   une   nouvelle  génération   de   turbines   et   de   structures   marines   spécialement   conçues   pour   un  environnement  marin  avec  des  besoins  d’opération  et  de  maintenance  réduits.  Les  turbines  d’éoliennes  en  mer  peuvent  bénéficier  de  vents  plus  forts  et  moins  turbulents  que  sur  terre  et   limiter   l’impact   visuel.   Les   sévères   conditions   marines   appellent   le   développement   de  systèmes   très   fiables   et   plusieurs   nouveaux   concepts   de   turbines   en   mer   sont   en   cours   de  tests.          Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   23  
  • 24. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Conclusion  :  Comme   pour   le   photovoltaïque,   la   Chine   a   réussi   à   devenir   un   acteur   majeur   dans   la  production   de   la   technologie   éolienne   terrestre.   On   peut   qualifier   cette   technologie   de  mature.  Le  grand  éolien  a  de  nombreux  atouts  qui  lui  réservent  une  place  de  choix  dans  les  énergies   renouvelables.   Il   reste   un   marché   extrêmement   dynamique   avec   une   forte  demande.  Ainsi  dans  ce  domaine,  les  pays  comptent  beaucoup  sur  leur  développement  pour  voir  aboutir  leurs  différents  objectifs  de  production  d’énergie  renouvelable.  L’éolien  permet  aussi  de  produire  de  l’électricité  à  un  faible  coût  et  d’être  une  énergie  propre.    Plus   encore   que   les   éoliennes   offshores,   les   éoliennes   flottantes   restent   un   défi   de   par   leurs  installations  sur  les  hauts  fonds.    Mais   elles   représentent   une   vraie   rupture   car   elles   permettent   de   s’affranchir   de   toutes  contraintes  visuelles  et  sonores  et  aussi  de  bénéficier  de  vents  pratiquement  constants.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   24  
  • 25. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   2.4. Synthèse:  Comparatif  des  trois  technologies       Solaire PV Solaire concentré EolienRendement max 18% 25% 25%(usage commercial) Intégration paysage Cout du silicium Emprise au sol Nuisance sonore Approvisionnement EnsoleillementIncertitudes Exposition au vent Toxicité minimum Approvisionnement Recyclage Dangerosité Usure (offshore) 1,6€/W (x2 pourCout d’investissement 3€/W 5,2/W offshore)Prix de l’électricité 15à 30c€/kWh 7 à 17c€/kwh 4 à 15c€/kWh 2c€/kWh (mais encoreCoût d’exploitation 4c€/kWh 13c€/kWh inconnu pour l’offshore)EPBT 2 à 5 ans 5 à 6 mois 4 à 7 moisBilan Carbone 55g /kWh 13,7g /kWh 10,2g /kWhDurée de vie 20 ans 25 ans 20 ans Solar Millenium, Vestas (Danemark) First Solar (USA) Siemens (Allemagne) GE (USA)Champions Suntech (Chine) Brightsource Energy Sinavel (Chine)Industriels Sharp (Japon) (USA) Enercon (Allemagne) Qcells (Allemagne) Abengoa (Espagne) Japon Allemagne Allemagne USA USA USABrevets Allemagne Japon Japon Corée France Danemark France Italie Espagne Matériaux low cost Stockage de l’energie Axe vertical Couches minces AutonomieRupture à venir Offshore flottant Intégration au bâti Procédés industriels CPV Déssalement    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   25  
  • 26. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  3. Système  socio-­‐économique  :  où  en  est  l’industrie  française  ?    Quels   sont   les   critères   de   réussite   d’une   filière   industrielle  ?   Les   différents   acteurs  interviewés  ont  tous  insisté  sur  les  mêmes  indicateurs  :     • Un  état  de  la  technologie  avancé  permettant  une  avance  de  phase   • Une  structure  industrielle  adéquate   • Un  marché  domestique  dynamique   • Conquête  de  marchés  étrangers  via  l’export   • Un  contexte  politique  favorable  et  stable    L’état   de   l’art   des   énergies   intermittentes   solaires   et   éoliennes   nous   ont   permis   de  comprendre  que  malgré  un  marché  mondial  en  plein  essor,  la  France  ne  possède  aujourd’hui  aucun   «  champion  »   industriel   sur   ces   technologies.   La   France   dispose   pourtant   de   bonnes  conditions  de  départ  pour  voir  émerger  ces  filières  industrielles.  Au-­‐delà  des  critères  propres  aux   technologies,   quels   sont   donc   les   blocages,   les   leviers   et   les   dernières   avancées,  particuliers  au  système  socio-­‐économique  français  ?     3.1.  Une  structure  industrielle  française  déséquilibrée  ?     Figure  16  :  Source  Insee  –  Enquête  R&D  La   France   peut-­‐elle   être   considérée   comme   un   pays   industriel  ?   De   par   la   baisse   de  l’industrie   manufacturière   depuis   les   années   1980,   la   part   de   l’emploi   dans   l’industrie  française   est   continuellement   en   baisse.   Elle   continue   pourtant   de   représenter   la   majeure  partie  des  exportations,  des  dépenses  en  R&D  privée,  ainsi  que  de  la  valeur  ajoutée  dans  le  PIB  si  l’on  comptabilise  la  part  des  services  liés  à  l’industrie.     Industrie   et   énergie   en   PME  (20-­‐250  sal.)   ETI  (250-­‐2000  sal.)   Grands  groupes     France   (>2500  sal.)   Nombre  (%)   16,7%   1,02%   0,06%   Poids  en  Valeur  ajoutée   13,6%   76,4%   (%)    Au   niveau   de   la   structure   industrielle,   l’internationalisation   de   la   concurrence   a   poussé   le  développement  de  grands  groupes  français,  (ex  :  BTP,  l’Energie,  la  santé,  l’agroalimentaire)  de   taille   suffisante   pour   affronter   la   concurrence   mondiale,   mais   qui   sont   aujourd’hui   sur  une   échelle   globale   pour   conquérir   de   nouveaux   marchés   ou   bien   disposer   de   coûts   de  production   réduits.   Ainsi   les   spécialistes   du   CAE   (Conseil   d’Analyse   Economique)   estiment  que  la  France  manque  surtout  de  grosses  PME  ou  de  PME  innovantes  susceptibles  de  croître  rapidement,  mettant  sur  le  marché  des  produits  nouveaux,  exportant  et  créant  des  emplois.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   26  
  • 27. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  De  par  leur  taille  et  leur  souplesse,  elles  disposent  d’avantages  compétitifs  pour  gagner  des  marchés.   Sur   le   secteur   des   énergies   intermittentes,   ce   sont   également   ces   entreprises   de  tailles   intermédiaires,   les   ETI,   qui   font   défaut,   contrairement   à   l’Allemagne   et   son  «  Mittelstand  »,  réseau  de  grosses  PME  exportatrices  qui  ont  su  si  bien  capter  les  marchés  du  solaire  PV  et  du  CSP  comme  nous  l’avons  vu  précédemment.      La   France   compte   pourtant   de   nombreuses   PME   dynamiques,   notamment   dans   la   sous-­‐traitance.  Celles-­‐ci  pourraient  fusionner  pour  atteindre  la  taille  critique  et  devenir  ainsi  des  ETI.   Mais   elles   pourraient   également   apporter   plus   de   garantie   financière   pour   pouvoir  investir   à   long   terme   auprès   des   partenaires   financiers.   Selon   Yvan   Faucheux,   directeur   du  programme  "Energie  -­‐  Economie  circulaire"  du  Commissariat  Général  à  lInvestissement,  ce  tissu  d’entreprises  «  trop  »  petites  souffre  d’un  manque  de  stratégie  à  long  terme.  Et  il  reste  de  nombreux  verrous  à  lever  pour  pouvoir  réaliser  des  fusions  et  acquisitions.  L’exemple  des  SCI   (rente   de   location   des   bâtiments   industriels)   constituent   un   élément   bloquant   parmi  d’autres.  La  France  a  également  une  approche  trop  «  Business  to  Business  »  dans  le  domaine  industriel,  son  offre  n’est  pas  assez  visible  et  cohérente  sur  des  marchés  de  masse  comme  dans  le  PV  ou  l’éolien.    Peut-­‐on  compter  sur  la  puissance  manufacturière  ?  Patrice   Geoffron,   économiste   à   l’Université   Dauphine,   interrogé   dans   cette   étude,   nous  confirme   que   sur   un   marché   de   masse   avec   des   technologies   matures   telles   que   le   PV  cristallin   et   l’éolien   terrestre,   il   y   a   avant   tout   un   effort   de   taille   critique   à   faire   pour   les  entreprises,   qui   induit   des   économies   d’échelles   sur   les   chaines   de   fabrication   et   qui   permet  une   compétitivité   par   les   coûts.   Autant   dire   que   la   Chine   sera   dure   à   battre   mais   les  allemands,   les   américains   et   les   japonais   poursuivent   la   même   stratégie.   Mais   selon   les  spécialistes  (Colloque  BPCE  –  Financer  la  croissance  verte  22/03)  la  capacité  de  production  est   aujourd’hui   très   fortement   automatisée,   ainsi   le   facteur   coût   de   la   main   d’œuvre   ne  serait   plus   critique  ?   La   France   ne   dispose   donc   plus   que   de   la   technologie   pour   se  différencier  en  termes  d’offre,  autant  que  pour  asseoir  sa  capacité  de  production.    Tout  miser  sur  le  marché  domestique  ou  sur  l’export  ?  Le   scénario   d’invasion   graduelle   d’un   marché   étranger   à   partir   d’une   base   domestique   a   été  théorisé  par  les  approches  en  économie  et  gestion  internationale  (Source  ANRT  –  Futuris).  La  conquête  de  marchés  étrangers  par  une  entreprise  innovante  intervient  dans  un  second  temps,   une   fois   l’innovation   éprouvée   et   une   position   concurrentielle   solide   acquise   sur   le  marché  national.    On  constate  que  des  grands  groupes  français  tels  que  les  énergéticiens  GDF  Suez,  Areva  et  Total  ont  des  stratégies  dans  les  énergies  intermittentes,  mais  se  positionnent  clairement  sur  une   échelle   internationale   en   misant   beaucoup   sur   les   marchés   étrangers   en   plein   essor.   De  par   leurs   capacités   à   gérer   de   très   grosses   installations,   ils   sont   de   fait   des   prétendants  sérieux  pour  décrocher  ces  marchés.  Ainsi  avec  une  telle  vision  globale  ils  ne  comptent  que  peu   sur   le   territoire   français   pour   leurs   filières   industrielles   dans   les   énergies   intermittentes.  Plusieurs   de   ces   acteurs   ont   été   interviewés   et   les   faits   sont   détaillés   dans   les   parties  systémiques  propres  à  chaque  technologie.    Ainsi,  il  est  essentiel  que  le  marché  domestique  puisse  servir  d’effet  de  levier,  au  moins  pour  que   des   PME   émergent   et   puissent   structurer   leur   filière.   Quels   sont   donc   les   besoins   de   ces  énergies  en  France  ?  Quels  sont  les  facteurs  politiques  pour  leur  développement  ?      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   27  
  • 28. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   3.2.  Contexte  français  du  mix  énergétique,  politique  environnementale  et  besoin  des  énergies  intermittentes    La  France  est  le  8e  plus  grand  consommateur  d’énergie  au  monde  (Source  IAE  2007).  Cette  étude   portant   sur   les   énergies   électriques   intermittentes,   on   constate   tout   d’abord   que  l’énergie  électrique  représente  43%  de  l’énergie  totale  consommée  en  France  (Pétrole  32%  et  Gaz  naturel  15%).    Figure  18:  Consommation  dénergie  primaire  en  France   Figure  17  :  Consommation  d’énergie  finale  par  secteur      Les   prévisions   ministérielles   tablent   sur   une   progression   de   +0,7%   par   an   d’ici   2030.   Par  secteur,   la   part   des   transports   et   du   résidentiel   ne   cesse   de   s’accroître.   Ainsi,   depuis   les  années   1970,   la   part   de   l’électricité   a   crû   deux   fois   plus   vite   que   la   consommation   totale  d’énergie.  Ceci  en  raison  de  la  substitution  du  fioul  par  l’énergie  électrique  dans  l’habitat.  Le  secteur   résidentiel   représente   maintenant   les   deux-­‐tiers   de   la   consommation   finale  d’électricité.        Rappel  de  la  politique  environnementale  :    La   politique   environnementale   joue   un   rôle   considérable   dans   le   développement   des  énergies   renouvelables.   Il   y   a   eu   une   prise   de   conscience   progressive   du   gouvernement  français   dans   les   années   2000.   Tout   d’abord   de   l’urgence   climatique   du   réchauffement   de   la  planète  avec  la  ratification  du  protocole  de  Kyoto,  avec  un  quota  d’émission  de  C02  que  la  France   a   réussi   à   tenir   dès   2007.   La   notion   de   développement   durable   s’est   installée   et   la  France  a  créé  en  2007  son  Ministère  de  lEcologie,  de  lEnergie,  du  Développement  durable  et   de   la   Mer,   le   MEEDDM.   L’Europe   impose   en   décembre   2008  un   premier   cadre   législatif  ambitieux  :   • Augmentation  de  20%  l’efficacité  énergétique  d’ici  à  2020.   • Réduire  de  20%  les  émissions  de  gaz  à  effet  de  serre  d’ici  à  2020.   • Atteindre  à  20%  la  proportion  des  énergies  renouvelables  d’ici  à  2020.    L’état  français  à  parallèlement  lui  aussi  mis  un  œuvre  un  programme  environnemental  sans  précédent,   les   grenelles   de   l’environnement   1   et   2   de   2009   et   2010,   contenant   2   lois   et  supplantant  les  objectifs  européens  :     • Réduire  ses  émissions  de  carbones  de  75%  d’ici  2050   • Rester  au  même  niveau  d’émission  de  GHG  des  transports  de  1990  pour  2020   • Augmentation  de  20%  l’efficacité  énergétique  d’ici  à  2020     28  Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard  
  • 29. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • Atteindre  23%  d’énergies  renouvelables    Ce  dernier  objectif  est  bien  sûr  primordial  dans  cette  étude,  et  il  va  se  répartir  sur  chaque  énergie   renouvelable   selon   son   potentiel   d’implantation   et   la   volonté   de   l’état   de  développer   des   filières   en   France.   En   effet,   le   gouvernement   espère   que   cette   croissance  verte   profite   à   la   création   d’emplois   et   surtout   ceux   de   l’industrie,   dit   «  exportateurs  »   car  pouvant  influer  sur  la  balance  commerciale,  à  l’image  de  l’Allemagne.      Pour   soutenir   ces   filières   industrielles,   plusieurs   stratégies   sont   choisies  :   soutenir   des  grandes   entreprises   françaises   susceptibles   de   prendre   une   place   importante   sur   ces  marchés,   dynamiser   un   tissu   de   PME,   ou   encore   encourager   l’installation   d’entreprises  étrangères.    La   politique   environnementale   est   donc   un   levier   fondamental   avec   une   masse   de   budget  publique   injectée   considérable.   Selon   le   Grenelle   ce   sont   115   milliards   d’euros   qui   seront  investis  dans  les  énergies  décarbonnées  à  l’horizon  2020.      A   l’instar   du   grand   emprunt   de   2010   allouant   près   de   5  milliards   d’Euros   aux   énergies   renouvelables,   piloté   en  majorité  par  l’ADEME  et  l’ANR.  Nous  verrons  dans  le  chapitre  suivant   quels   sont   les   mécanismes   orchestrés   par   l’Etat   pour  favoriser  les  énergies  intermittentes.      Part  des  énergies  renouvelables  :    Dans   le   mix   énergétique,   si   l’on   ne   prend   que   la   production  électrique,  le  nucléaire  se  taille  la  part  la  plus  grande  avec  près  de   75%   de   la   production   de   l’électricité   en   France.   Ce   mix   à  haute  teneur  nucléaire  est  clairement  une  spécificité  française.  Non  seulement  le  nucléaire  représente  le  fleuron  de  l’industrie  française  et  il  a  été  massivement  subventionné  par  l’état.    Il  permet  aussi  d’avoir  aujourd’hui  une  énergie  bon  marché  et  peu   émettrice   de   gaz   à   effet   de   serre,   ce   qui   n’aide   pas   le  développement   des   autres   énergies.   Au   niveau   de   la   filière  industrielle,   il   y   a   donc   un   fort   effet   de   traîne   et   de  dépendance,  selon  Patrice  Geoffron,  du  nucléaire  et  même  du   Figure   19  :   Répartition   des  pétrole  où  les  plus  grands  groupes  sont  installés.   différentes   sources   de   production   électrique  2010  –  Source  RTE      La   France   est   pourtant   riche   en   ressources   énergétiques   renouvelables,   avec   pour   la  biomasse   la   première   forêt   occidentale   et   un   fort   potentiel   hydraulique.   La   part   de   l’énergie  renouvelable  électrique  (qui  exclut  le  bois  énergie)  en  dehors  de  l’hydraulique  est  très  faible,  en  2008  de  moins  de  2%.          Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   29  
  • 30. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes   Mission  Prospective  Technologique  Figure  20  :  Production  totale  d’énergies  renouvelables     Figure   21   :   Production   d’énergies   renouvelables   par   filières   en  depuis  1970   Mtep         Figure  22:  répartition  en  nombre  et  en  puissance  du  photovoltaïque  et  de  léolien   Au  niveau  des  énergies  intermittentes,  caractérisées  par  le  solaire  et  l’éolien,  il  ressort  très   clairement   qu’elles   ne   représentent   aujourd’hui   qu’une   faible   part   des   énergies   renouvelables,   et   encore   plus   faible   dans   le   contexte   énergétique   général.   Elles   sont   pourtant   appelées   à   jouer   un   rôle   majeur   dans   le   futur   mix   énergétique   et   donc   un   important   développement   est   à   prévoir.   On   peut   également   observer   la   disparité   dans   le   rapport   nombre   d’installations/puissance   dégagée   qui   est   antagoniste  entre   les   deux   énergies.           Figure  23:  nombre  dinstallation  PV  sur  la  puissance   Figure   24:   nombre   dinstallation   déolienne   sur   la   puissance   Un  très  grand  nombre  d’installations  de  très  faible  puissance  pour  le  solaire.     A   l’inverse   pour   l’éolien,   l’essentiel   de   la   puissance   est   dégagé   par   un   faible   nombre   des   grosses  installations.       Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011   Yann  Gérard   30  
  • 31. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   3.3.  Les  différents  mécanismes  incitatifs  dans  les  énergies  françaises  et  leurs  filières    L’état  français  a  mis  en  place  un  certain  nombre  de  mesures  afin  de  promouvoir  les  énergies  renouvelables  :      Rachat  de  l’énergie    En   France   la   CSPE,   Contribution   au   Service   Public   de   l’Electricité,   permet   aux   distributeurs  d’électricité  (EDF  majoritairement  en  France)  d’être  compensée  pour  les  surcoûts  liés  à  leur  mission  de  service  public,  en  particulier  sur  l’obligation  d’achat  de  l’électricité  produite  par  les   énergies   renouvelables,   sur   une   période   de   20   ans   à   un   prix   fixé   au   moment   de   la  signature   du   contrat   et   réévalué   chaque   année.   La   CSPE   est   payée   par   tous   les  consommateurs   finaux   d’électricité,   malgré   un   plafond   pour   les   consommateurs   des  industries  électro  intensives.      Un  impact  :  Prix  de  l’électricité  en  France  en  hausse  La   France   bénéficie   aujourd’hui   d’un   prix   de   l’électricité   parmi   les   plus   bas   d’Europe,   à  11c€/kWh  (Source  EDF  2010)  grâce  au  nucléaire.  Comme  nous  l’avons  vu  dans  la  partie  ‘Etat  de   l’art’,   les   énergies   intermittentes   sont   toutes   en   surcoût   par   rapport   aux   prix   de  l’électricité   de   centrales   conventionnelles   thermiques   et   nucléaires.   Un   développement  intensif   des   énergies   renouvelables   subventionnées   par   la   CSPE   va   donc   impacter   de  manière   significative   la   facture   d’électricité   des   français.   Il   convient   donc   d’anticiper   cette  hausse  qui  va  jouer  sur  le  pouvoir  d’achat,  des  français  mais  aussi  des  industries.  En  effet,  un  faible   coût   de   l’énergie   est   aussi   un   facteur   important   pour   favoriser   l’implantation   des  industries   sur   le   territoire.   Ainsi,   il   est   prouvé   que   la   ponction   du   pouvoir   d’achat   détruit  indirectement  des  emplois.  Partant  de  cela,  on  comprend  toute  l’importance  de  favoriser  les  énergies  proches  de  la  parité  réseau.    Autres  mesures  incitatives  à  l’exploitation   • Crédit  d’impôt     Il  est  possible  de  bénéficier  d’un  crédit  d’impôt  sur  le  montant  de  l’installation.  Par   exemple   jusqu’à   2010,   un   crédit   d’impôt   de   50%   a   été   mis   en   place   sur   le   photovoltaïque  pour  les  particuliers.   • Prêts  financiers  et  subventions   De   nombreux   organismes   français   ont   mis   en   place   des   prêts   à   taux   préférentiels   pour   les   énergies   intermittentes.   Selon   les   régions  il   est   aussi   possible   d’obtenir   des   subventions  pour  inciter  le  développement  des  énergies  renouvelables.    Appels  d’offre  Pour   les   marchés   publics,   notamment   les   appels   d’offres   pour   des   gros   chantiers   tels   que  dans  l’éolien  ou  le  solaire,  l’état  peut,  en  jouant  sur  les  critères  de  sélection  (qualité,  durée  de   réassort,   d’étude   de   faisabilité,   maintenance)   privilégier   d’une   certaine   façon   les  solutions   fabriquées   en   France.   Ce   type   de   mesure   peut   être   taxé   de   protectionnisme,   et   les  lois  anti  concurrentielles  sont  assez  strictes  en  Europe.  Le  choix  de  ces  critères  se  doit  donc  d’être  assez  subtil,  veillant  à  ne  pas  s’opposer  au  libre  échange.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   31  
  • 32. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Cependant  la  LME  (Loi  de  Modernisation  de  l’Economie)  prévoit  une  mesure  pour  un  accès  préférentiel   des   PME   aux   marchés   publics,   un   peu   à   la   manière   du   «  small   business   act  »  américain,   (N°   10   -­‐   article   7)   qui   «  permet   aux   acheteurs   publics   de   réserver   aux   PME  innovantes,   dans   la   limite   de   15%   de   leur   montant   annuel,   laccès   aux   marchés   publics   de  haute  technologie,  de  R&D  dun  montant  inférieur  aux  seuils  des  procédures  formalisées  ».    Les  aides  à  l’innovation  pour  les  industriels  L’ANR,  l’ADEME  et  OSEO  sont  les  principaux  financeurs  de  la  R&D  française.  Dans  le  secteur  des  énergies  renouvelables  et  intermittentes,  depuis  le  Grenelle  de  l’environnement,  l’état  a  multiplié  les  appels  à  projet  (AAP)  ou  à  manifestation  d’intérêt  (AMI).  Par  exemple  dans  le  cadre   de   l’appel   à   projet   2008   du   programme   Habisol,   11   projets   ont   été   sélectionnés   et  l’ANR   a   retenu   sept   projets   correspondant   à   6,3   M€   sur   le   photovoltaïque.   Le   budget   de  l’ADEME   en   2009   pour   le   photovoltaïque   était   de   4,8   M€.   OSEO   finance   aussi   l’innovation  dans  les  filières  industrielles  grâce  à  son  programme  innovation  et  stratégie  industrielle  (ISI),  destiné   à   financer   des   projets   collaboratifs   entreprises   et   laboratoires.   Dans   la   filière  photovoltaïque,   OSEO   finance   ainsi   près   de   75M€   en   subventions   et   en   avances  remboursables.     3.4. L’industrie  solaire  photovoltaïque    Dans   les   années   1990,   la   France   a   tenu   un   rang   honorable   dans   la   fabrication   de   cellules  photovoltaïques,   se   plaçant   parmi   les   cinq   premiers   mondiaux.   Le   développement   de  l’industrie   asiatique   et   allemande,   basées   sur   un   marché   intérieur   en   croissance   et   sur  l’export,  a  relégué  notre  pays  au-­‐delà  de  la  20ème  place  aujourd’hui.   En  France  1kWc  de  PV  est  égal  à  :     • Production  de  +/-­‐  1  000kWh/an     Objectif  :  5  400  MW  en  2020.     • Surface  de  +/-­‐  10m2       • Investissement  moyen  de  5000€     Croissance  future  /  an  :  500MW   • Recette   annuelle   de   460€   Correspondant   aux   nouvelles   directives   de   (0,46€/kWh)   l’état  (5000MW/10ans)   • 2,5%  d’un  temps  plein  (2010)       Emplois  en  2010   Parc  installé  2010   10000  à  20000  emplois  (selon  les  sources  et   Puissance   totale   de   800   MW   (évolution   x10   le  périmètre  choisi)  avec  70%  concentré  sur   en  2  ans)     l’aval         Production  annuelle  2010  :  530  GWh,     Tarif  dachat  fixé  :  de  12  à  46  c€/kWh   Soit   0,5   %   de   la   production   totale,   ou   la     consommation  de  230  000  habitants.      (Source   INES   -­‐   SER   -­‐   SIA   Conseil   -­‐   Rapport   Charpin     08/2010)    Cependant  depuis  les  objectifs  du  Grenelle,  avec  un  tarif  de  rachat  très  incitatif,  le  marché  domestique  français  a  littéralement  explosé.  Une  multiplication  par  10  du  parc  depuis  2008  est   constatée   (source   ADEME).   Afin   d’éviter   les   effets   d’aubaine   et   suite   aux   gains   de  productivité   et   à   la   baisse   des   coûts,   le   Gouvernement   a   procédé   à   une   révision   des   tarifs    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   32  
  • 33. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  d’achat.  La  France  dispose  pourtant  de  tous  les  atouts  pour  devenir  un  acteur  important  du  photovoltaïque  spécialisé  dans  le  bâti.    Ordres  de  grandeur  du  Photovoltaïque  français    La   filière   photovoltaïque   serait   en   passe   d’atteindre   l’objectif   2020   d’ici   fin   2013.   Si   la  tendance   actuelle   se   poursuit,   ce   ne   sont   pas   5,4GW   qui   seront   installés   en   2020   mais  17GW,   ayant   des   conséquences   sur   la   facture   du   photovoltaïque   pour   les   consommateurs  français.   Pour   autant,   même   à   ce   niveau,   le   photovoltaïque   ne   contribuera   qu’à   1,2%   des  23%  d’ENR  (Source  Rapport  Charpin  2010)  Segmentation  de  l’offre  et  de  la  demande  photovoltaïque    La   demande   en   photovoltaïque   a   été   tirée   tout   au   début   par   les   installations   éloignées   du  réseau  électrique,  des  lieux  isolés  comme  des  gîtes  de  montagne,  afin  d’être  autonome  en  électricité.   La   France   a   la   particularité   d’utiliser   une   segmentation   précise   des   structures  d’installations   PV,   notamment   pour   la   tarification   de   rachat   de   l’électricité   produite   par   le  CSPE  (voir  ci-­‐après).    Notamment  par  la  distinction  entre  intégration  au  bâti  et  intégration  simplifier,  ceci  afin  de  privilégier   des   panneaux   à   plus   forte   valeur   ajoutée,   autant   sur   l’assemblage   que   sur   la  pose,  favorisant  les  entreprises  françaises.      Dans   lintégration   au   bâti   les   panneaux   solaires,   à   eux   seuls,   assurent   létanchéité   du   toit.  Dans  «  l’intégration  simplifiée  au  bâti  »  les  panneaux  sont  toujours  posés  suivant  le  plan  de  la   toiture,   mais   sur   un   système   détanchéité   qui   ne   fait   pas   partie   intégrante   du   panneau.  Malgré   un   tarif   plus   intéressant   pour   l’intégration,   on   constate   que   la   majorité   des  installations  (91%)  sont  intégrées  aux  bâtiments  de  manière  simplifiée,  et  essentiellement  de  faible   puissance   inférieure   à   3kW.   Elles   correspondent   typiquement   aux   particuliers   qui  installent  sur  leurs  toits  moins  de  30  m2  de  panneaux.      Depuis  2008,  on  assiste  également  à  l’envolée  des  centrales  au  sol  photovoltaïques,  grosses  installations  jusqu’à  plusieurs  centaines  de  MW.    Au  final  la  segmentation  utilisée  aujourd’hui  est  la  suivante  :     Tarif  d’achat  2011  c€/   Typologie   Structure   Part  dans  le  parc  actuel  **   kWh  *   Habitation     46,00   Intégré  au  bâti   <  9  kWc   Enseignement  ou  santé   40,6   89%  des  contrats   Autres  bâtiments   35,2   44%  de  la  puissance   Intégration  simplifiée   Tout  bâtiment   30,35   <  36  kWc   Intégré  au  bâti   Habitation   40,25   9  kWc  -­‐36kWc   Enseignement  ou  santé   40,6   9%  des  contrats   47%  de  la  puissance   Intégration  simplifiée   Tout  bâtiment   28,85   36  kWc  -­‐100kWc     Centrales  au  sol   0,03  %  des  contrats   Tous  types   12,00   >100kWc   7%  de  la  puissance    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   33  
  • 34. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   Figure  25  :  Tableau  récapitulatif  des  structures  photovoltaïques,  de  leur  tarif  d’achat  par  le  CSPE,  et  de  leur   part  dans  le  parc  actuel  français  (Données  extraites  du  syndicat  des  énergies  renouvelables  SER  (www.ser.fr)  et  du  rapport  Charpin  IGF  09/2010  p12  )  *  au  01/10/2010  -­‐  **  au  20/12/2009  Les  Acteurs  Le   marché   est   clairement   dominé   par   des   fabricants   étrangers.   (Source   données  constructeurs  -­‐  EVO  En  2010,  le  marché  des  fabricants  étrangers  est  :   • L’américain  First  Solar  compte  à  lui  seul  9,5%  du  marché   • Les  japonais  Sharp,  Sanyo,  Kyocera,  Mitsubishi  cumulent  13%     • Les  chinois  Suntech,  SolarFun,  Yingli,  Trina,  pèsent  ensemble  30%   • Les  allemands  Solarworld,  Schott,  Solon,  Conergy  sont  à  13%   • Les  espagnols  Siliken  et  Isofoton  à  4%.    Le  marché  des  fabricants  français   • Tenesol  a  1,13%  de  part  de  marché.     • Photowatt  à  0,5%   • Auversun  à  0,15%)    Malgré   des   parts   de   marché   faibles,   on   compte   de   nombreuses   PME   françaises   dont  certaines   très   innovantes  :   Appolon   Solar,   Solar   Force,   Nexcis,   SOLSIA,   EMIX.   Les   grands  groupes   français   ont   aussi   monté   leurs   filières   industrielles   telles   qu’EDF   EN,   Saint   Gobain,  Air  Liquide,  Total,  GDF  Suez.  Leurs  stratégies  sont  détaillées  dans  le  point  suivant.  Filière  française  existante  dans  le  photovoltaïque    R&D  :  beaucoup  de  public,  peu  de  privé  Les   technologies   du   silicium   étant   déjà   maîtrisées   par   les   autres   acteurs,   la   France   se  positionne   sur   les   technologies   émergentes   des   couches   minces,  et   des   cellules   de   troisième  génération.  Ces  travaux  sont  essentiels  pour  aboutir  sur  une  cellule  française  de  faible  coût  de  production,  ce  qui  est  clairement  un  des  points  clés  de  la  réussite  (cf  First  Solar).      Aujourd’hui   ces   travaux   sont   plutôt   portés   par   le   CNRS   et   notamment   l’IRDEP.   Une   autre  orientation  des  laboratoires  et  de  la  R&D  portent  sur  l’intégration  au  bâti  :     • Faible  poids   • Matériaux  flexibles   • Production  avec  faiblement  ensoleillement   • Couleurs     • Colles   • Systèmes  de  fixations    C’est  plutôt  dans  ce  sens  qu’a  été  créé  l’INES,  en  2006  de  la  réunion  du  CEA,  du  CNRS,  de  l’Université  de  Savoie,  qui  joue  le  rôle  de  plateforme  de  développement  technologique  pour  porter  de  nombreux  projets.  A  l’image  de  l’ISE  de  Fraunhofer  en  Allemagne  (voir  plus  bas).    Peu  d’initiatives  du  privé  ressortent  :     • Total  a  par  exemple  investi  dans  le  laboratoire  LPICM  de  l’école  polytechnique  sur  les   couches  minces    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   34  
  • 35. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • Saint  Gobain  Recherche  SA  participe  à  plusieurs  projets  européens  dans  les  couches   minces  (principalement  CIS)  tels  que  BIPV-­‐CIS,  LARCIS6   • Semco  travaille  sur  les  procédés  industriels  dans  son  laboratoire  Irysolar   • ARMOR,  spécialistes  des  encres  et  des  films  d’imprimerie  s’est  lancé  dans  un  projet   de  cellules  organiques  (avec  l’INES  et  le  LCPO)   • EDF  est  aujourd’hui  le  plus  actif  dans  la  R&D,  au-­‐delà  de  ses  partenariats  avec  l’IRDEP   et  le  CEA,  il  est  aussi  détenteur  de  la  société  Appolon  Solar,  laboratoire  indépendant   sur   les   procédés   photovoltaïques   dans   le   silicium   (PHOTOSIL   avec   FerroPEM),   les   modules  (NICE  Technology  avec  Vincent  Industrie)  et  les  systèmes.    Au   total   l’effort   de   R&D   publique   français   est   important  :   il   représenterait   26   Millions  d’euros   (Source   Rapport   Charpin,   schéma   ci-­‐contre).   Mais   tout   est   à   relativiser  :   en  Allemagne   l’institut   Fraunhofer   des   systèmes   énergétiques   solaires   (ISE)   est   le   plus   grand  institut  de  recherche  solaire  européen  avec  830  collaborateurs  et  plus  de  40  M€  de  budget  (2008).  La  France  est  ainsi  classé  6ème  en  terme  de  dépenses  R&D  publiques  en  2009  par  l’AIE.  (US  :1,  Allemagne  :  2,  Corée  :  3,  Japon  :4,  UK  :  5,  Source  IEA  PVPS).       Figure  26  -­‐  La  filière  Photovoltaïque  française  en  prenant  en  compte  les  emplois,  les  aides  publiques,  la  typologie  des   projets  et  les  technologies  -­‐  Source  :  Rapport  Charpin  IGF  2010    Amont  :     • Un   seul   fabricant   intégré  :   Photowatt   est   l’entreprise   française   historique   dans   le   PV,   et   la   seule   à   être   verticalement   intégrée,   produisant   des   modules   depuis   le   wafer   à   la   transformation  en  cellule,  jusqu’à  l’assemblage.  Cependant  sa  capacité  de  production  de   70MW  parait  aujourd’hui  trop  faible  pour  s’imposer  sur  le  marché.     • Production   de   silicium  :   Excepté   Photowatt,   on   ne   compte   que   deux   sociétés   spécialisées   dans   la   production   de   silicium.   Emix,   qui   exploite   un   procédé   industriel   innovant   de   silicium   polycristallin   par   coulée   continue   électromagnétique   et   creuset   froid.                                                                                                                6  PHOTOVOLTAIC  SOLAR  ENERGY,  Development  and  current  research,  European  Commission  2009    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   35  
  • 36. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • Les   consortiums  :   De   Photowatt   s’est   créée   la   société   PV   Alliance   que   nous   pouvons   qualifier   de   consortium   car   contrôlée   par   EDF   Energies   Nouvelles   à   hauteur   de   40   %,   de   Photowatt  à  40  %,  et  du  CEA  à  20  %.  PV  Alliance  s’est  spécialisée  dans  le  développement   de   cellules   photovoltaïques   à   haut   rendement,   avec   le   projet   Solar   Nano   Crystal   (190   M€)   qui   devrait   permettre   de   produire   des   cellules   à   haut   rendement   et   peu   chères   (unité  pilote  de  démonstration  LabFab  (25  MW)  en  cours).  Cependant  la  mauvaise  santé   financière  de  Photowatt  semble  avoir  affaibli  sa  capacité  de  développement.  Un  autre   consortium  visant  à  créer  une  filière  est  aujourd’hui  en  train  de  se  mettre  en  place,  le   collectif  PV20,  que  nous  abordons  dans  les  filières  émergentes.     • Les  fabricants  de  modules  :  La  France  compte  7  à  8  fabricants  de  modules,  qui  achètent   majoritairement   leurs   cellules   en   Chine   et   en   Allemagne   (Q   Cells).   Parmi   eux,   Tenesol   (filiale  des  groupes  EDF  et  Total),  Sillia,  Fonroche,  Auversun,  France  watts,  Solaire  Direct,   Voltec   Solar,   et   Solarezo.   Ces   sociétés   sont   bien   implantées   localement,   ce   qui   facilite   une  intégration  en  aval  pour  une  meilleure  assurance  de  qualité.  Car  l’encapsulation  des   cellules  conditionne  en  grande  partie  la  fiabilité  des  modules.  Elle  représente  également   une   diminution   des   coûts   de   logistiques  :   il   est   plus   difficile   de   transporter   un   module   que  des  cellules.    Aval  :     • Développement  de  projet  et  installation  :  Du  fait  du  dynamisme  du  marché  et  de  son   développement  futur,  l’aval  constitue  la  majeure  partie  des  acteurs  économique  dans  le   PV  français.  Ces  emplois  en  augmentation  considérable  font  le  bonheur  des  régions  car   ils   sont   très   présents   au   niveau   local7.   Ils   sont   aussi   remis   en   causes   car   ils   génèrent   assez  peu  de  valeur  ajoutée  :  peu  exportables,  ils  n’ont  pas  non  plus  favorisés  l’industrie   naissante   française   au   profit   de   fabricants   étrangers.   Ils   semblent   également   peu   pérennes   une   fois   l’objectif   de   capacité   atteint.   Du   fait   des   tarifs   d’achat   élevés,   ces   emplois  reviennent  chers  à  l’état  (voir  plus  bas).     • Emergence   de   valeur   ajoutée  :   Cependant   on   constate   qu’il   y   a   une   certaine   structuration  de  l’aval  avec  l’émergence  de  champions  nationaux  de  l’exploitation  :  EDF   EN,   GDF   Suez.   notamment   grâce   à   leur   investissement   sur   de   grosses   centrales   au   sol   PV.   Ces   acteurs   ont   pour   ambition   d’intégrer   plusieurs   briques   de   la   chaîne   de   valeur   (assemblage   +   installation   +   exploitation)   dans   la   logique   d’acquisition   de   positions   fortes  sur  le  marché  local.    Impact  de  la  politique  française  et  des  collectivités  sur  le  photovoltaïque  Une  disposition  tarifaire  et  politique  particulièrement  favorable    Depuis  le  1er  janvier  2006,  l’Etat  a  accordé  un  crédit  d’impôt  jusqu’à  50%  des  équipements  pour  les  particuliers  (en  habitation  principale)  de  puissance  inférieure  à  3  kW.  A  cela  s’ajoute  un   taux   de   TVA   réduit   à   5,5%   et   depuis   la   loi   des   finances   2008,   la   revente   est   exonérée  d’impôt.    Revirement  de  situation  :  Constatant  une  progression  de  +  47  %  de  la  puissance  raccordée  de   mars   à   juin   2010   et   pour   éviter   un   emballement   du   secteur   avec   6000   MW   de   demandes  de   raccordement,   le   gouvernement   a   décidé   de   diminuer   de   20   %   le   prix   de   rachat   de                                                                                                              7  Propos  tiré  de  l’interview  d’Alexis  Gazzo,  Ernst&Young    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   36  
  • 37. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  lélectricité   photovoltaïque   en   mars   2011.   Un   plafond   de   500   MW   par   an   pour   les   projets   de  production  délectricité  PV  est  mis  en  place.    Avec  à  la  clé  un  «  coût  pour  la  collectivité  qui  dépassera  les  19  milliards  deuros  dici  à  2033  »  (date   de   fin   des   contrats   dobligation   dachat   signés   en   2013).   Le   rapport   Charpin   de   2010  souligne   que   pour   15.000   à   20.000   emplois   générés,   le   PV   coûte   entre   40.000   et   50.000  euros  par  emploi  et  par  an  (en  incluant  le  bénéfice  en  termes  démission  de  CO2),  soit  plus  cher   que   la   réinsertion   dun   chômeur   (autour   de   36.000   euros   par   an).   Cependant   ce  revirement  de  l’état  est  très  mal  vécu  par  les  entreprises  françaises  qui  voient  leur  carnet  de  commandes  diminuer  et  certains  projets  annulés.  En  effet  l’ADEME  estime  qu’il  n’y  aura  que  2  GW  sur  les  6  GW  de  la  file  d’attente  qui  seront  réalisés.      Encourager  la  recherche  et  l’innovation  :  L’état  français  semble  donc  aujourd’hui  relativiser  le   rôle   des   tarifs   d’achats   pour   développer   sa   filière.   Ce   mécanisme   aurait   plutôt   tendance   à  encourager   la   spéculation   et   donc   coûter   très   cher   à   l’état   alors   que   la   technologie   PV   est  encore  loin  d’être  compétitive.  L’IAE  et  les  dernières  études  allemandes  vont  aussi  dans  ce  sens   (Rapport   RWI   –   the   german   expérience).   L’IAE   recommande   ainsi   de   considérer  «  policies   other   than   the   very   high   feed-­‐in   tariffs   to   promote   solar   photovoltaics,   (…)   such   as  publicly  funded  R&D’’.  (IEA,  2007:77).  Une  stratégie  de  fond  publique  dans  la  R&D  est  donc  privilégiée  aujourd’hui  par  l’état  à  l’instar  des  AMI,  AAP,  démonstrateurs,  pilotés  par  l’ANR  et   l‘ADEME   dans   le   cadre   des   investissements   d’avenir,   ainsi   que   des   fonds   publics   pour  l’innovation  d’OSEO.  Les  filières  industrielles  émergentes  Reconversion  :  de  nouveaux  industriels    Grâce  au  fort  engouement  pour  les  énergies  renouvelables,  certains  industriels  optent  pour  une   reconversion   vers   le   photovoltaïque.   Le   fabricant   français   MPO   est   un   de   ceux-­‐là.  Réussissant  à  se  positionner  sur  la  fabrication  de  CD/DVD  et  autres  disques  optiques  face  à  Sony   et   Phillips,   aujourd’hui,   MPO   veut   transférer   son   savoir-­‐faire   du   marché   du   disque  moribond  vers  celui  de  photovoltaïque  en  pleine  croissance.      Polycristallin  :  la  stratégie  de  PV20  Un   consortium   d’entreprises   françaises   du   solaire,   PV20,   s’est   créé   début   2010,   avec  l’objectif   de   disposer   en   2011   d’un   panneau   photovoltaïque   «  made   in   France  »   compétitif  tablant   sur   la   technologie   la   plus   mature   :   le   silicium   polycristallin   à   mono-­‐jonction,  considérée  comme  la  plus  sûre  et  la  plus  productive.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   37  
  • 38. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique       Figure  27  -­‐  Schéma  d’intégration  de  la  future  filière  PV20  Pour  réduire  les  coûts  de  fabrication  et  commercialiser  des  cellules  dès  2011,  PV20  compte  sur   ses   partenaires,   les   4   industriels   MPO,   Emix,   Semco,   Tenesol   ainsi   que   l’INES,   chacun  maîtrisant  sa  spécialité  et  son  rôle  dans  l’étape  de  fabrication  :   • Lingots  de  silicium  pour  Emix,  avec  des  techniques  de  découpe  permettant  40%  de   gains.     • Modules  et  panneaux  pour  Tenesol,  intégrateur,  favorisant  l’intégration  au  bâti,  et   bénéficiant  donc  de  meilleurs  tarifs  pour  les  clients.   • Lignes   de   production   pour   Semco,   permettant   des   gains   de   production   de   15%   à   20%.   • Métallisation  et  sérigraphie  pour  MPO  avec  25  ans  d’expérience     • Recherche  fondamentale  pour  le  CEA-­‐INES      L’Objectif   de   PV20   est   une   production   de   500MW   en   2020  et   dans   les   5   ans,   générer   un  chiffre   d’affaires   de   540   millions   d’euros   et   créer   490   emplois,   dont   59   en   R&D   et  industrialisation.      Acquisitions  :  la  tactique  des  grands  groupes  Si   nous   avons   vu   précédemment   que   la   plupart   des   grands   groupes   et   des   ETI   avaient  aujourd’hui  des  stratégies  globales,  elles  n’en  restent  pas  moins  à  l’écoute  des  marchés  et  certaines  possèdent  des  stratégies  fortes  dans  le  PV.  Soitec,  dans  la  microélectronique,  forte  de  son  expérience  dans  le  silicium,  a  acquis  Concentrix  Solar,  entreprise  allemande  dans  le  CSP,  pour  commercialiser  de  nouvelles  cellules  de  haut  rendement  pour  le  CPV.    Arnaud   Chaperon,   directeur   de   Total   Energies   Nouvelles,   nous   a   confirmé   que   son   groupe  préfère   investir   dans   des   grappes   de   startups   très   innovantes,   principalement   dans   le   PV  pour  dénicher  les  prochaines  technologies  de  rupture.      Le   groupe   Saint   Gobain   axe   sa   stratégie   sur   le   PV   intégré   au   bâti.   Pour   cela,   elle   a   acquis  Solarwood   Technologies   (Luxembourg)   pour   la   production   tuiles   solaires   en   couches   minces,  qui  permettent  donc  de  bénéficier  du  plus  haut  tarif  en  intégration  au  bâti.  Saint  Gobain  a  également  acquis  Avancis  (Allemagne)  pour  la  production  de  cellule  de  technologie  CIS.  On  constate   seulement   que   ces   acquisitions   sont   rarement   en   France,   cependant   il   n’est   pas    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   38  
  • 39. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  exclu   qu’elle   participe   à   des   transferts   de   technologies   pour   de   futurs   implantations   en  France.  Par  exemple  Total  et  GDF  Suez  ont  eu  pour  projet  (aujourd’hui  en  arrêt)  de  créer  une  unité  de  fabrication  de  wafers  de  silicium  en  Moselle.    Synergies  avec  l’industrie  du  bâtiment  et  innovations  sur  les  usages  La   filière   du   PV   intégré   au   bâti   ou   BIPV   (Building   Integrated   PV)   a   mis   du   temps   à   se  structurer   en   France   et   ce   n’est   que   récemment   (fin   2009)   que   les   premières   offres  françaises   sont   apparues   sur   le   marché.   L’état   a   aussi   renforcé   la   législation   pour   accéder   au  tarif  d’achat  le  plus  élevé  sur  l’intégration  au  bâti  et  seul  certains  systèmes  triés  sur  le  volet  répondant  à  des  normes  de  sécurité  incendie  et  d’étanchéité  sont  aujourd’hui  éligibles.  Bien  sûr   les   industriels   français   tels   que   Photowatt   et   Tenesol   vont   dans   ce   sens   et   font   contrôler  leurs   modules   par   le   CSTB   (Centre   Scientifique   et   Technique   du   Bâtiment),   ce   qui   leur  facilitent  ensuite  leur  introduction  sur  des  marchés  notamment  publics.      Sur   le   plan   des   industriels   on   constate   un   rapprochement   entre   les   industries   du  photovoltaïque   et   du   bâtiment,   par   exemple   entre   Tenesol   et   Eternit   (spécialisée   dans   les  matériaux  de  couverture,  de  façade  et  de  construction),  EDF  ENR  et  Temerys  (Tuiles),  France  Solaire   et   Saint   Gobain   (tuiles   solaires),   Tenesol   et   AGC   Glass   Europe   (vitre   solaire)…Des  industriels   du   bâtiment   se   lance   aussi   seuls   dans  l’intégration   de   modules   photovoltaïque   pour   le  bâtiment  :  Eternit,  SMAC,  Arcelor  Mittal…  L’avènement   des   maisons   à   énergies   positives   telles  que   le   modèle   BEPOS   va   participer   à   la  standardisation   du   PV.   Ainsi   des   promoteurs   et  constructeurs   immobiliers   nationaux   ou   régionaux  tels   que   Bouygues   ou   Phénix,   commencent   à  s’intéresser   de   près   au   PV   comme   élément   de  construction.    Autre   domaine,   celui   du   mobilier   urbain   où   de  nombreuses   synergies   sont   possibles.   L’assembleur  Solarquest   a   ainsi   conçu   en   collaborant   avec   un  cabinet   de   design   une   ombrelle   photovoltaïque   Figure  28  :  Mobilier  urbain  Suntree  servant   de   point   de   recharge   pour   véhicules  électriques.  Ces  nouveaux  usages  dans  les  villes  sont  autant  de  marchés  à  prendre  pour  les  industriels.  Et  cela  permet  aux  collectivités  d’être  partie  prenantes  dans  le  développement  de  systèmes  énergétiques  innovants.    Attirer  des  industriels  étrangers  Une  autre  stratégie  consiste  à  convaincre  des  industriels  de  s’implanter  en  France  pour  un  accès  facilité  au  marché  domestique  et  européen.  L’américain  First  Solar  s’est  associé  à  EDF  EN  pour  un  projet  d’usine  près  de  Bordeaux,  d’une  capacité  de  plus  de  100  MW,  la  plus  élevé  en   France.   Avec   le   récent   revirement   politique,   le   projet   semble   aujourd’hui   compromis8.  D’autres   industriels   étrangers   profitent   du   marché   du   PV   pour   reconvertir   leurs   usines   en  France,   à   l’instar   de   Bosch   près   de   Lyon   avec   une   unité   de   fabrication   employant   500  personnes.                                                                                                                8  Propos  confirmé  par  Rob  Gilette,  PDG  First  Solar  au  colloque  du  SER  2/2/2011    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   39  
  • 40. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Peu  de  startups  innovantes  pouvant  conduire  à  moyen  terme  à  des  filières  industrielles    Plusieurs   start-­‐ups   se   détachent   du   paysage   français   de   par   leurs   ambitions   et   leurs  technologies.    Heliotrop  en  est  une.  De  par  son  partenariat  avec  le  CEA  Liten,  elle  a  établi  une  innovation  de   procédé   dans   les   modules   CPV   et   mise   sur   un   assemblage   100%   français.   Les   modules  sont   basés   sur   des   cellules   fournies   par   Emcore   (Allemand),   concentrent   1024   soleils   et  permettent,   avec   un   rendement   de   27%,   d’atteindre   un   coût   inférieur   à   15c€/kWh   dans   des  régions  ensoleillées.  Nexcis,   spin-­‐off   de   l’IRDEP,   qui   s’est   associé   STMicroelectronics,   EDF   et   à   IBM   dans   la  production  de  cellules  et  modules  photovoltaïques  low  cost  à  couches  minces  CGIS,  dans  le  sud   de   la   France   pour   2013.   Grâce   aux   synergies   avec   ses   partenaires   dans   la  microélectronique,  elle  a  réalisé  un  pilote  industriel  démontrant  la  faisabilité  de  modules  à  0,8  €/Wc,  plus  souples  et  plus  légers  pour  faciliter  leur  positionnement  sur  des  toitures,  et  affichant   un   taux   de   rendement   supérieur   à   10%.   Son   ambition   est   de   se   positionner  rapidement  en  termes  de  capacité  de  production  de  façon  à  être  compétitive.    Une  filière  sur  les  équipements  complémentaires  ?  Les   équipements   complémentaires   hors   modules   dits   «   balance   of   system   »,   tels   que   les  onduleurs,   disjoncteurs,   transformateurs   et   automatismes,   sont   de   plus   en   plus  déterminants   dans   le   coût   des   systèmes   PV,   d’autant   plus   depuis   la   baisse   du   prix   des  modules.   Le   français   Schneider   Electrics   est   bien   positionné   sur   ce   marché,   notamment  grâce   à   son   acquisition   de   la   société   canadienne   Xantrex   en   2008   mais   la   fabrication   est  localisée   en   Allemagne.   En   plus   de   cela   Schneider   Electrics   développe   aussi   des   activités  d’ensemblier,   d’ingénierie,   et   de   maintenance.   Plusieurs   autres   entreprises   se   sont   par  exemple  développées  sur  l’intégration  au  bâti  avec  des  brevets  pour  les  systèmes  de  cadres  en   acier.   Tous   ces   industriels   d’équipements   complémentaires   peuvent   viser   un   marché  mondial  sans  dépendre  spécifiquement  du  marché  français.  L’enjeu  est  pour  elles  d’une  part  la  capacité  d’innovation  et  la  visibilité  internationale.  Conclusion  La   majeure   partie   des   installations   PV   ont   moins   de   3   kW   et   sont   installées   par   des  particuliers.  Or,  l’intérêt  des  particuliers  va  dans  l’achat  de  panneaux  peu  couteux  et  donc  le  plus   souvent   étrangers.   Ce   type   d’installation   ne   va   donc   pas   dans   le   sens   de   l’achat   de  panneaux   français.   Cette   démarche   doit   être   réorientée   et   les   meilleurs   tarifs   d’achats   sur  l’intégration   au   bâti   vont   dans   ce   sens.   La   récente   réorientation   de   l’état   semble   avoir  assommé  la  filière  française,  et  de  nombreux  projets  sont  annulés,  tous  citant  «  un  manque  de   vision   à   long   terme   et   une   instabilité   politique  »   ne   favorisant   pas   l’investissement.   Le  développement  d’une  filière  en  France  peut  suivre  deux  types  de  modèles  :   • L’émergence   de   «pure   players»   sur   le   modèle   américain   ou   le   modèle   allemand   du   «mittelstand»   • Le   développement   d’industriels   existants   sur   ce   segment,   par   croissance   interne   ou   externe  (modèle  japonais)    Pour   l’instant,   les   caractéristiques   de   l’industrie   française   laissent   penser   que   la   deuxième  voie  est  la  plus  adaptée  malgré  l’investissement  moyen  des  grands  groupes  français  dans  le  photovoltaïque   à   l’exception   d’EDF   EN.   Certains   restent   convaincus   que   la   production  manufacturière   n’a   pas   sa   place   en   France,   tant   l’avance   de   l’Asie   dans   ce   domaine   est    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   40  
  • 41. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  forte9.  Il  reste  donc  à  se  concentrer  sur  le  reste  de  la  chaîne  de  valeur,  la  R&D  et  l’aval.  On  constate  en  France  un  véritable  effort  d’investissement  public  réalisé  dans  le  secteur  de  la  R&D   qui   pourrait   se   révéler   payant   à   moyen   ou   long   terme   s’il   se   traduit   par   un  développement   industriel   (spin   off   à   l’image   de   Nexcis).   La   France   serait   gagnante   à  rassembler  ses  différents  laboratoires  autour  d’une  vision  commune  pour  peser  sur  un  plan  international  et  même  européen  face  à  des  plateformes  telles  que  l’institut  Fraunhofer.    Les  technologies  de  seconde  et  troisième  génération  pourraient  être  de  véritables  relais  de  croissance   de   la   filière   car   il   n’y   a   que   peu   d’interdépendances   entre   les   générations   de  technologies   (différents   matériaux)   et   le   retard   pourrait   être   comblé.   Cependant   leurs  rendements  les  rendent  encore  incertaines  et  lointaines  (horizon  2020).    Il  n’en  reste  pas  moins  que  l’essor  d’un  ou  deux  champions  nationaux  est  vital,  faute  de  quoi  la   France   sera   marginalisée   dans   ce   secteur   économique   majeur   pour   l’avenir.   La   filière  classique   du   silicium   cristallin,   qui   représente   plus   de   80%   du   marché,   risque   d’avoir   de  grosses  difficultés  au  vu  de  la  concurrence,  et  le  gouvernement  semble  ne  plus  y  croire10,  à  moins   de   développer   rapidement   un   panneau   fiable,   performant,   économique   et   intelligent.  On  constate  aussi  qu’aucun  industriel  n’est  tourné  vers  l’export.                                                                                                                9  Propos  tiré  de  l’interview  d’Arnaud  Chaperon,  PDG  de  Total  Nouvelles  Energies  10  Propos  tiré  de  l’interview  d’Alexis  Gazzo,  Ernst&Young  et  du  rapport  Charpin    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   41  
  • 42. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   3.5. L’industrie  Solaire  thermodynamique    Nous   avons   vu   précédemment   que   le   solaire   à   concentration   nécessitait   un   très   fort  ensoleillement,   une   faible   humidité   et   des   zones   pouvant   accepter   de   grandes   emprises  foncières.  Il  est  ainsi  particulièrement  adapté  au  sud-­‐ouest  américain,  au  Moyen-­‐Orient,  au  pourtour   méditerranéen,   aux   déserts   dAustralie   ou   du   Chili.   Dans   ce   contexte,   comment  développer   une   industrie   sur   cette   technologie   en   France,   avec   une   quasi   impossibilité   de  marché   domestique  ?   En   France   le   solaire   thermodynamique   semble   oublié,   du   moins   par   le  grand   public.   Pourtant   des   industriels   et   des   institutions   publiques   nourrissent   de   grandes  ambitions   à   son   égard.   L’Allemagne   possède   encore   une   fois   une   longueur   d’avance   et   a  développé   toute   une   industrie   tournée   vers   l’international.   Rappelons   que   le   solaire  thermodynamique   vise   la   compétitivité   avec   l’énergie   conventionnelle   d’ici   à   2020   aux  heures   d’ensoleillement   maximales   et   2030   pour   une   compétitivité   en   base   jour   et   nuit,  grâce  à  ses  capacités  d’absorber  l’intermittence.  Ordres  de  grandeur  :  Les   Etats-­‐Unis   et   lEspagne   sont   actuellement   les   deux   marchés   les   plus   importants   et   les  plus   attractifs   car   ils   bénéficient   dun   contexte   réglementaire   très   favorable.   Globalement,  lAssociation  européenne  délectricité  solaire  thermique  (Estela)  évalue  la  capacité  installée  à  environ  450  MW  dans  le  monde  fin  2008,  et  700  MW  en  2009,  donc  une  forte  progression  mais  qui  reste  encore  marginal  par  rapport  au  photovoltaïque.  Toutefois  il  y  a  de  très  gros  projets  en  prévision,  près  de  17  GW  en  cours  de  développement  et  un  objectif  potentiel  de  70  GW  en  2020  dans  le  monde.  Ce  qui  laisse  la  possibilité  à  des  industriels  français  de  capter  des  marchés.  En  France,  il  n’existe  que  peu  de  sites  avec  un  ensoleillement  direct  suffisamment  bon  pour  que   s’installent   des   centrales   solaires   à   concentrations.   Les   spécialistes   estiment   tout   de  même   que   le   sud   de   la   France   (1200kWh/an)   pourrait   en   accueillir   avec   un   rendement   de  10%  inférieur  aux  centrales  Andasol  de  l’Espagne.  Mais  le  pourtour  du  bassin  méditerranéen  peut  tout  de  même  accueillir  des  démonstrateurs  qui  seront  les  vitrines  technologiques  des  laboratoires.            En  France  :   Pas   d’objectif  de   développement   pour     Pas  de  quota  de  croissance   2020.    Parc  installé  pour  2013  en  France    2  démonstrateurs  :     Emplois  en  2011  :  ?   • PEGASE  (Themis)  2MW     50  sociétés  actives  recensées  par  le  SER   • ALBA  NOVA  (Corse)  12MW         Tarif  dachat  fixé  :  32,823  c€/kWh  Production  annuelle  estimée  pour  2013  :     Durée  de  20  ans  (pas  de  limites  de  durée  de  24  GWh   fonctionnement  /  an)  Soit  la  consommation  de  10  000  habitants.         (Source  Solar  Euromed  -­‐  MEDDTL  2009  -­‐  SER)      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   42  
  • 43. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Segmentation  de  l’offre  et  de  la  demande  En  raison  de  l’absence  de  marché  domestique  (pour  l’instant),  le  marché  est  complètement  tourné  vers  l’export  dans  les  pays  à  fort  ensoleillement.  Cependant  différentes  applications  et  installations  sont  possibles  et  viennent  segmenter  le  marché  :    •   Production   d’électricité   raccordée   aux   réseaux   (installations   de   plusieurs   dizaines   à  plusieurs  centaines  de  MWe)  dans  des  sites  à  très  fort  ensoleillement  :  entre  50  et  60  %  •  Production  d’appoint  sur  des  centrales  de  production  électrique  existantes  à  combustible  fossile  avec  des  installations  de  20  à  100  MWth  :  entre  10  et  15  %  •   Electrification   de   zones   urbaines   de   taille   moyenne   (installations   de   1   à   50   MWe   à  proximité   des   sites   de   consommation)   dans   les   pays   en   développement   de   la   ceinture  solaire,  avec  une  forte  consommation  en  période   diurne   (stockage   de   courte   durée  pour   la   pointe   de   fin   de   journée)   :   entre  10  et  15  %  •Production  d’électricité  ou  cogénération  pour   des   industries   spécifiques,   électro-­‐intensives   (industries   de   transformation,  mines,   dessalement   d’eau   de   mer),   avec  des   installations   de   20   à   50   MWe   et   un  fort  besoin  de  stockage:  entre  10  et  15  %  •   Electrification   de   sites   isolés   entre   0,1  MWe   et   1   MWe   avec   petit   stockage   :   Figure   29  :   Répartition   en   puissance   installée   des   centrales  entre  3  et  5  %   solaires   thermodynamiques   en   fonction   de   leur   taille,   pour  •   Production   de   chaleur   pour   des   sites   2020  selon  l’AIE  industriels  avec  des  installations  allant  de    1  à  50  MWth  :  entre  1  et  2  %  Les  acteurs  En   simplifiant,   on   peut   considérer   les   centrales   solaires   à   concentration   comme   des   gros  projets   d’infrastructures   industrielles   assez   classiques,   comme   on   peut   en   trouver   dans   les  secteurs  du  pétrole  ou  du  gaz.  Cette  remarque  a  d’ailleurs  été  faite  par  M.  Gazzo,  consultant  dans   les   énergies   à   Ernst&Young.   Le   solaire   thermodynamique   regroupe   donc   un   grand  nombre   de   métiers  :   R&D,   Ingénierie,   fabricants   de   réflecteurs,   récepteurs,   équipements  électroniques,   thermiques,   fluides   caloriporteurs,   machines   thermodynamiques,  infrastructures,   automatismes,   stockage   d’énergie,   développement,   exploitation,  maintenance,  etc.  Du  fait  qu’il  n’y  ait  pas  de  marché  domestique,  il  n’y  a  pas  ou  très  peu  de  sociétés  étrangères  spécialisées   dans   le   SCT   sur   le   marché   français.   Mais   tous   les   différents   métiers   de   cette  industrie  peuvent  être  représentés  par  des  acteurs  français  tels  qu’Areva,  Alstom,  EDF,  Saint  Gobain,  dont  la  présence  mondiale  est  significative.    Filière  française  existante  dans  le  thermodynamique  La   filière   STC   en   est   encore   au   stade   du   développement   mais   quelques   démonstrateurs   sont  déjà   en   fonctionnement.   Le   premier,   en   1969,   fût   le   grand   four   solaire   à   Odeillo   dans   les  Pyrénées   (2400   heures   annuelles   de   ciel   clair).   Cette   installation   atteignait   une   puissance   de  1  MW  et  des  températures  de  3200  °C.  Après  cette  première  étape  la  décision  fut  prise  de  construire   la   centrale   expérimentale   à   tour   de   Thémis,   située   à   Targasonne,   non   loin    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   43  
  • 44. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  dOdeillo.   Cependant,   le   coût   du   kWh   produit   par   Thémis   était   supérieur   aux   attentes,   (coût  de  mise  au  point  du  prototype)  ce  qui  a  conduit  rapidement  à  larrêt  de  la  centrale  en  1986.         Composants   R&D   Ingénieurie   Clés   Equipements   Exploitation   Maintenance     Alstom  Power  :     EDF  R&D  :  R&D  et  ingénierie   fabricant   de   machines   thermodynamiques,   Ensival   Moret  :   Fabricant   de   matériel   ingénierie   et   maintenance/exploitant   thermique   industrielle   Rhodia  :  Fluides  caloriporteurs   Areva   Solar  :   R&D,   ingénierie,   fabricant   de   Saint  Gobain  Solar  :  R&D  et  ingénierie   réflecteurs,   de   récepteurs,   constructeur   et   Schneider   Electric  :   Fabricant   de   matériel   maintenance  industrielle   électrique   Bertin  Technologies  :     Siemens   SAS  :   R&D,   ingénierie,   fabricant   R&D,  ingénierie  et  développement   de   réflecteurs   et   récepteurs,   maintenance   CEA-­‐INES  :  R&D   industrielle   et   fabricant   de   machines   CNIM  :   Développeur,   exploitant   et   thermodynamiques   Dalkia  :   Développeur,   exploitant   et   constructeur   Solar   Euromed  :   R&D,   ingénierie   et   maintenance  industrielle   développeur   Defi  Systèmes  :  Stockage  d’énergie   Technip  :  Ingénierie  et  développeur   Total  :  Développeur  et  investisseur    Une  R&D  active  avec  des  projets  pilotes  Depuis  l’arrêt  de  la  centrale  Thémis  en  2003,  les  laboratoires  du  CNRS  -­‐  Promes  à  l’origine  du  projet  se  sont  recentrés  sur  de  la  recherche  plus  fondamentale  (transferts  thermiques,  cycles  thermodynamiques).    En  2003,  des  programmes  de  R&D  de  centrales  à  concentration  solaire  sont  relancés.  Ainsi,  le  projet  Pégase  redémarre  sur  le  site  de  Themis  mais  utilise  des  matériaux  plus  performants  et  incorpore  un  appoint  par  turbine  à  gaz.  La   société   Solar   Euromed   et   Promes   conçoivent   pour   fin   2011   la   centrale   Alba   Nova   1   en  Corse  d’une  puissance  de  12  MW  sur  50  hectares.  Elle  accueillera  également  de  nombreux  programmes  de  R&D  dans  l’hybridation,  le  dessalement.  Le  pôle  de  compétitivité  CAPENERGIES,  basé  à  Cadarache,  développe  aussi  le  projet  LUG  des  centrales   thermodynamiques   solaires   basse   température   ainsi   que   le   projet   RE   MISCT   de  centrales  à  faible  puissance  non  raccordée  au  réseau.    La   CNIM   qui   fournit   la   chaudière   de   la   tour   Thémis,   réalisa   également   le   premier   pilote  français  de  centrale  à  miroirs  Fresnel.  Ces   démonstrateurs   sont   absolument   stratégiques   car   ils   permettent   aux   acteurs   de  valoriser  leur  technologie  et  leur  savoir-­‐faire,  et  ainsi  de  gagner  des  appels  d’offres  pour  les  futures  constructions.      Savoir-­‐faire  industriel  reconnu  Selon   Alexis   Gazzo,   spécialiste   du   secteur   énergie   chez   Ernst&Young,   la   France   a   un   vrai  savoir-­‐faire  industriel  reconnu  dans  la  mise  en  œuvre  de  projets  industriels  importants.  EDF  a  été  le  principal  maître  d’ouvrage  des  projets  pilotes.  Mais  nous  pouvons  également  citer  la  CNIM  ou  ALCIMEN  de  ALCEN  qui  fournit  des  centrales  à  miroirs  Fresnel.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   44  
  • 45. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Des  compétences  existent  aussi  sur  certains  composants  clés,  tels  que  les  réflecteurs  avec  :   • Saint-­‐Gobain  (qui  a  aussi  mis  au  point  une  céramique  qui  stocke  la  chaleur),   • Alstom  pour  les  turbines     • Rhodia  et  Arkéma  pour  les  fluides  caloporteurs  de     • Lafarge  pour  le  stockage  de  la  chaleur  par  le  béton     • Veolia   et   sa   filiale   Dalkia   ont   aussi   proposé   des   projets   dans   plusieurs   pays   et   ont   répondu   à   des   appels   d’offres   avec   SolarReserve   en   utilisant   leurs   compétences   en   stockage  sur  sels  fondus  (Maroc,  Algérie)    Impact  de  la  politique  française  Une  relative  absence  de  politique…  jusqu’à  peu  Même  s’il  subsiste  encore  des  compétences  académiques,  l’arrêt  de  la  centrale  Themis  n’a  pas   encouragé   la   filière   industrielle   à   davantage   se   structurer.   On   constate   même   qu’il   y   a  également  une  certaine  frilosité  à  l’égard  des  gros  projets  industriels  dans  le  SCT  en  France.  Exemple  du  projet  de  centrale  Solenha  de  Solar  Euromed  dans  les  Alpes  du  Sud  qui  fût  classé  Seveso  (Site  classé  à  haut  risque  selon  des  études  environnementales  portant  sur  la  nature  des  produits  dangereux).  Le  solaire  à  concentration  est  également  absent  du  grenelle  de  l’environnement,  ce  qui  peut  paraître   évident   par   rapport   à   l’ensoleillement   de   la   France.   Cependant   depuis   2009,  observant  le  potentiel  de  ce  marché,  l’ADEME,  le  SER  et  les  principaux  acteurs  français  des  filières  ont  établi  ensemble  une  feuille  de  route  pour  structurer  la  filière  d’ici  2015.    La  filière  émergente  Des  projets  d’envergure  pour  soutenir  la  filière  Le   Plan   solaire   méditerranéen   (PSM)   doit   permettre   à   des   pays   du   sud   du   bassin  méditerranéen,   de   développer   une   production   d’électricité   verte.   Leur   faible   capacité   de  financement  serait  compensée  par  les  revenus  de  l’exportation  d’une  partie  de  l’électricité  produite   vers   l’Europe.   Mais   cela   nécessite   d’ici   à   2020   d’accroître   de   4   GW   les   capacités  actuelles   du   réseau   de   transport.   A   ce   jour,   seule   une   double   ligne   d’1,4   GW   relie   l’Europe   à  l’Afrique,  sous  la  mer  au  niveau  de  Gibraltar.    Pour  cela  le  projet  Transgreen  (EDF  EN,  Areva,  Veolia,  Alstom)  permettrait  de  transporter  5  GW  de  la  rive  sud  de  la  Méditerranée  vers  l’Europe  pour  favoriser  la  commercialisation  de  l’énergie  solaire,  et  permettre  la  construction  et  l’exploitation  d’infrastructures.    Le   projet   Desertec,   initiative   privée   d’un   consortium   créé   en   2009   autour   de   douze  entreprises  majoritairement  allemandes  mais  dont  fait  partie  Saint  Gobain,  a  aussi  pour  but  de  produire  une  électricité  verte  (solaire  thermodynamique  et  éolien)  en  Afrique  du  Nord  et  d’en  exporter  une  partie  vers  l’Europe.    Le   Plan   solaire   marocain,   cohérent   avec   le   Plan   solaire   méditerranéen,   prévoit   la  construction,   entre   2015   et   2019,   d’une   capacité   de   production   électrique   de   2   GW   utilisant  l’énergie  solaire.  Un  premier  appel  à  projet  fin  2010  concerne  500  MW  qui  pourraient  être  soit  PV,  soit  SCT.    Enfin,   le   consortium   Africasol,   constitué   de   12   entreprises   françaises   (dont   Areva,   Total   et  Veolia),  a  présenté  également  un  projet  d’électrification  de  l’Afrique  subsaharienne.          Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   45  
  • 46. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  La  puissance  des  grands  groupes  français  De   nombreux   gros   industriels   dans   différents   secteurs   d’activité   s’intéressent   à   cette  énergie.   De   grands   énergéticiens   déjà   positionnés   sur   le   marché   mondial   montent   en  puissance,  notamment  grâce  à  des  acquisitions.     • AREVA  avec  le  rachat  d’AUSRA,  une  start-­‐up  américaine  dynamique   • ALSTOM,   vient   aussi   de   prendre   une   participation   significative   dans   BrightSource   Energy,   qui   succède   à   Luz   (voir   état   de   l’art)   et   a   décroché   de   nombreux   marchés   sur   le  sol  américain   • Total,   est   quant   à   lui   partenaire   financier,   avec   Abengoa   (Espagne)   dans   le   cadre   d’une  centrale  cylindro-­‐parabolique  à  Abu  Dhabi,  pour  une  valeur  de  100  M$    Les  systémistes  Dans   une   même   approche   que   pour   le   PV,   Schneider   Electric   est   intéressé   par  l’électrification   et   le   couplage,   plus   particulièrement   aux   micro-­‐réseaux   avec   des   systèmes  autonomes  de  petite  capacité  (100  kWe,  parabolique).    La   PME   Exosun,   fabricant   de   trackers   et   d’héliostats,   supports   articulés   pour   suivre   la   course  du   soleil,   commence   à   prendre   de   l’importance,   notamment   en   équipant   les   nouveaux  héliostats  de  Pégase  –Thémis.  Conclusion  Alors  que  la  place  du  photovoltaïque  serait  au  plus  proche  des  consommateurs,  c’est-­‐à-­‐dire  sur   le   toit   des   immeubles   et   des   entreprises,   le   solaire   thermique   est   plus   économique   en  grandes  unités  loin  des  habitations,  de  puissance  de  50  à  200  mégawatts.  La  France  dispose  de   l’essentiel   des   compétences   techniques   à   mobiliser   pour   de   tels   projets.   Ainsi   même   si   la  filière   du   solaire   thermodynamique   est   destinée   à   l’export,   elle   peut   être   une   source  d’emploi  conséquent  en  France.  Au  contraire  du  PV  qui  est  un  marché  de  masse  tiré  par  la  baisse   des   coûts,   le   solaire   à   concentration   nécessite   une   forte   technicité,   où   une   main  d’œuvre  qualifiée  et  plus  chère  telle  qu’en  France  peut  avoir  sa  place.  Une   telle   filière   reste   donc   à   construire,   le   retard   technologique   étant   par   ailleurs  susceptible   d’être   comblé   en   grande   partie   à   court   terme   par   des   grands   groupes,   ce   qui   est  important  car  c’est  une  technologie  fortement  capitalistique.    L’enjeu   principal,   pour   la   France   est   la   capacité   à   élaborer   une   offre   structurée   et  suffisamment   solide,   comme   en   Italie   avec   le   collectif   Solare   XXI   (porté   par   Technit).   Il   lui  faut  également  être  en  mesure  de  prendre  des  parts  de  marché  à  l’international.  Aussi,  il  serait  souhaitable  de  se  coordonner  comme  en  Allemagne  où  le  ministère  pilote  des  programmes   de   coopérations   pour   l’export.   Ces   nouveaux   marchés   constituent   également  une  opportunité  pour  la  constitution  d’un  tissu  de  PME  sous-­‐traitantes,  indispensables  pour  la   fourniture   d’une   partie   des   multiples   composants   nécessaires   à   la   construction   des  centrales  STC                Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   46  
  • 47. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   3.6. L’industrie  de  l’Eolien  terrestre  et  offshore    C’est   clairement   l’énergie   intermittente   la   moins   chère   et   la   plus   productive   en   France.  L’éolien   terrestre   joue   un   rôle   indispensable   dans   les   objectifs   du   grenelle   de  l’environnement.    Le   grief   principal   contre   les   éoliennes   en   France   se   situe   sur   les   pollutions   visuelles   et  sonores.   Pour   son   acceptation,   l’état   a   donc   mis   en   place   le   dispositif   ICPE   (Installation  Classée   pour   la   Protection   de   l’Environnement)   qui   est   sensé   régler   les   contentieux   et  diminuer  les  recours.  Malgré  ces  lourdeurs  administratives,  le  marché  domestique  français  est   assez   dynamique   et   progresse.   Pourtant   la   France   accuse   un   retard   industriel  considérable   sur   cette   technologie.   L’état   français   mise   beaucoup   sur   l’offshore   pour   y  remédier.    Le   marché   de   l’éolien   (95%   terrestre)   demeure   très   concentré   puisque   les   cinq   premiers  acteurs   mondiaux   détiennent   près   de   90%   du   marché.   Les   enjeux   en   termes   de   création  d’emplois  sont  très  importants.  Forte  d’un  taux  de  croissance  annuelle  de  plus  de  25%  dans  le   monde,   la   filière   éolienne   a   déjà   permis   la   création   de   plusieurs   centaines   de   milliers  d’emplois  dans  le  monde.   • 100  000  personnes  en  Allemagne   • 40  000  en  Espagne   • 154  000  dans  toute  l’Europe.     • Une  étude  d’EWEA  indique  que  durant  les  cinq  dernières  années  l’énergie  éolienne  a   permis  la  création  de  33  emplois  par  jour.      En  France,  l’enjeu  est  de  passer  de  10  000  emplois  en  2009  à  60  000  emplois  en  2020,  ce  qui  représenterait  1/3  des  emplois  créés  ou  sauvegardés  par  les  EnR  (200  000  emplois).  Ordres  de  grandeur  de  l’éolien  français        Parc  installé  2010   Objectif  2020  :    5322   MW   (+25%   en   1   an)   seulement   en   25  000  MW  pour  l‘éolien  terrestre  éolien  terrestre.   6000  MW  pour  l’éolien  offshore      Production  annuelle  2010  :  6,5  TWh     Croissance  future  /  an  :    soit   1,8%   de   la   consommation   française   sur   2  000  MW  pour  l‘éolien  terrestre  1   an,     l’équivalent   de   la   consommation   de   Appels  d’offres  successifs  pour  l’offshore  790  000  Français.        Tarifs  dachat  fixés  :   Emplois  en  2010  Terrestre  :  8,2  c€/kWh  sur  10  ans  puis  de  2,8   11  000  emplois  recensés    à  8,2  c€/kWh  pendant  10  ans  selon  le  acteur    de  charge.    Offshore  :  13c€/  kWh  sur  10  ans  puis  de  3  à    (Source   SER   FEE   2010   -­‐   Rapport   Windustry  13   c€/kWh   pendant   10   ans   selon   la   France  –  Capgemini  2010)  production.        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   47  
  • 48. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Segmentation  de  l’offre  et  de  la  demande    La   seule   segmentation   et   typologie   de   ce   marché   réside   dans   la   distinction   terrestre/  offshore,   les   petites   éoliennes   et   autres   éoliennes   à   axe   vertical   étant   encore   très  marginales.  Il  n’y  a  pour  l’instant  aucun  parc  offshore  en  France.    Pour   le   terrestre   comme   pour   l’offshore   la   répartition   du   parc   s’effectue   selon   les   zones  ventées  et  d’autres  critères  liés  à  l’implantation  (paysage,  zone  de  pêche,  etc.).    La  France  dispose  de  3  zones  géographiques  où  soufflent  des  régimes  de  vent  différents  :   • Façade  Manche-­‐Mer  du  Nord   • Front  atlantique   • Zone  méditerranéenne.      Pour  le  terrestre,  il  y  a  des  schémas  régionaux  qui  se  sont  mis  en  place  et  certaines  régions  sont  en  avance  sur  les  autres,  selon  leur  potentiel  de  vent  et  la  place  disponible.  La  Bretagne,  par  exemple  dispose  de  71  parcs  d’un  total  de  354  éoliennes  avec  500MW  installés.      Pour   l’offshore,   le   gouvernement   a   sélectionné   cinq   zones   d’une   surface   totale   de   533  kilomètres  carrés  pour  un  premier  appel  d’offre  d’une  puissance  de  3.000  MW  :     • Le  Tréport  (Seine-­‐Maritime,  Somme)  avec  750  MW   • Fécamp  (Seine-­‐Maritime)  avec  500  MW   • Courseulles-­‐sur-­‐Mer  (Calvados)  avec  500  MW   • Saint-­‐Brieuc  (Côtes  d’Armor)  avec  500  MW   • Saint-­‐Nazaire  (Loire-­‐Atlantique)  avec  750  MW  Les  Acteurs  Les  part  de  marché  en  France  tous  constructeurs  confondus  :       Figure  30  -­‐  Répartition  par  constructeur  de  la  puissance  installée  totale  fin  2010  –  Source  SER-­‐FEE  Sur   l’année   2010,   le   constructeur   d’éoliennes   allemand   Enercon   domine   le   marché   avec  environ   400   MW   installés   et   détient   23,6   %   des   parts   de   marché   sur   l’ensemble   du   parc  éolien   français.   Les   autres   grands   constructeurs   présents   en   France,   REpower,   Vestas   et  Nordex,  dépassent  largement  les  10  %  de  parts  de  marché.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   48  
  • 49. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique     Figure  31:  Par  installé  en  2009  par  constructeurs  -­‐  Source  SER-­‐FEE  L’industrie   française   dans   l’éolien   ne   compte   aucun   fabricant   dans   le   top   10   mondial.  Vergnet   est   le   seul   fabricant   100%   français.   Sa   part   de   marché   en   2010   est   de   1,4   %.  Pourtant   l’industrie   française   compte   de   nombreux   acteurs,   mais   ils   n’interviennent   que  dans  quelques  échelons  de  la  chaîne  de  valeur  :     • IFREMER   • Alstom  (exception:  fabrique  ses  éoliennes  en  Espagne)   • Areva   • DCNS   • EDF  EN   • GDF-­‐Suez,  Leroy  Somer   • Nass  &  Wind   • Nexans   • Poweo   • Saipem   • Technip   • Vinci.  Filière  française  existante  dans  l’éolien  Sur  11.000  salariés  en  France  en  2009,  la  filière  éolienne  se  répartit  sur  le  schéma  suivant  :     • 90%  de  ces  emplois  se  situe  dans  l’exploitation  et  l’installation   • 3%  dans  la  fabrication   • 7%  dans  la  maintenance    Une  R&D  quasi  inexistante  La   France   n’a   clairement   pas   misé   dans   les   activités   de   recherche   sur   la   filière   éolienne  terrestre  car  aucun  grand  institut  ni  aucun  grand  laboratoire  reconnu  en  la  matière  n’existe  encore   en   France.   On   constate   toutefois   des   tentatives   de   R&D   publique   et   privée   sur  l’éolien  en  milieu  marin.    Un   exemple   est   le   projet   d’éoliennes   flottantes   Winflo,   porté   par   6   industriels   dont  Nass&Wind,   un   exploitant   et   bureau   d’étude   particulièrement   dynamique   sur   la   région  Bretagne,   et   les   laboratoires   IFREMER   et   ENSIETA,   et   fortement   poussé   par   les   élus   du  Conseil  de  Bretagne  (La  croix  janvier  2011).      Sur  le  plan  international,  des  poids  lourds  de  l’éolien  Offshore  commencent  aussi  à  proposer  des   produits   flottant.   Siemens   et   Vestas   ont   des   projets   très   sérieux   sur   ce   domaine.  Vertiwind,  un  autre  projet  français  d’éolienne  flottante  à  axe  vertical,  est  piloté  par  Technip    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   49  
  • 50. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  France   avec   pour   partenaires   Nenuphar,   EDF   France,   Seal   Engineering,   Université   du   Sud  Toulon  Var  (USTV),  Bureau  Veritas,  Arts  et  Métiers  Paritech.    Des  sous-­‐traitants  actifs  Contrairement   à   une   idée   souvent   répandue,   la   France   recense   plus   de   140   entreprises  françaises11  œuvrant  dans  l’industrie  éolienne  en  tant  que  sous-­‐traitants.  Leurs  compétences  vont  de     • La  construction   • La  fonderie   • La  métallurgie   • L’électronique   • Le  génie  électrique   • Les  services  industriels  aux  différentes  étapes  de  la  fabrication   • La  mise  en  service  et  le  fonctionnement  des  installations    Une   filière   qui   présente   donc   une   importante   diversité   d’activités   et   souvent   bien   implantée  à   l’international.   On   peut   noter   que   certains   experts   des   domaines   de   l’automobile   et   de  l’aéronautique  français  utilisent  leurs  expertises  pour  se  positionner  sur  la  filière  éolienne.     • EADS  se  positionne  maintenant  comme  fabricant  de  pales.     • Aérocomposite   Occitane  s’est   également   spécialisé   dans   la   fabrication   de   pâle   de   grandes  tailles  (15m)  et  a  développé  deux  sites  de  production   • Céole,  Issu  du  monde  de  la  métallurgie,  se  spécialise  dans  les  mâts  (entre  l’embase  et   la  nacelle),  de  80  ou  105  mètres  de  haut.  Un  matériel  lourd  et  coûteux  à  transporter   qu’il   vaut   mieux   réaliser   localement.   La   société   s’appuie   sur   Vestas   qui   a   amené   la   technologie   et   fournit   les   matières   premières   tandis   que   Céole   lui   ouvre   le   marché   français.    Des  champions  inconnus  La   société   vendéenne   ROLLIX   DEFONTAINE   a   développé   son   activité   de   conception   de  roulements  à  billes  pour  pâles  d’éolienne  grâce  aux  marchés  danois,  allemand  et  espagnol.  Sollicitée  à  l’origine  par  un  client  américain,  elle  a  équipé  jusqu’à  aujourd’hui  27  %  du  parc  mondial  et  elle  fournit  des  clients  partout  dans  le  monde.    97%  de  sa  production  est  destinée  à  l’export.  D’autres   entreprises,   telles   que   LEROY-­‐SOMER   (génératrices)   ou   SIME   (freins),   ont  également  développé  des  produits  considérés  comme  des  références  au  niveau  mondial.    Grands  groupes  :  présents  mais  en  retard  La   présence   de   grands   groupes   tels   qu’AREVA,   EDF   EN,   GDF   Suez,   Technip,   dans   les   5  activités   prépondérantes   de   la   filière   est   une   force.   C’est   la   base   nécessaire   à   la   création  d’une  synergie  et  d’un  apprentissage  accéléré  (construction  des  fondations,  raccordements  au   réseau   électrique,   installation,   exploitation   et   maintenance).   Mais   malgré   leur  dynamisme,   il   y   a   un   réel   décalage,   de   plusieurs   années,   avec   la   filière   allemande   par  exemple.                                                                                                                  11  Rapport  Windustry  France  –  SER  FEE  Capgemini  2010    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   50  
  • 51. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Constructeur  intégré  :  Un  seul,  Vergnet  C’est  finalement  le  seul  constructeur  français  fabriquant  complètement  en  France,  Vergnet  se   distingue   en   raison   des   spécificités   propres   de   ses   machines   conçues   pour   les   régions  cycloniques.   Elles   ont   notamment   la   capacité   de   se   rabattre   au   sol   en   cas   de   tempête   ou  pour  opération  de  maintenance.  On  retrouve  ces  éoliennes  essentiellement  dans  les  DOM-­‐COM  et  dans  le  monde  entier  grâce  à  ses  17  filiales,  et  ce  depuis  plus  de  15  ans.  Aujourd’hui  la  société  souhaiterait  l’appui  d’un  grand  groupe,  afin  de  pouvoir  occuper  définitivement  le  marché  de  l’éolien  compétitif.      Jeumont  Energy,  un  autre  fabricant  français  a  définitivement  arrêté  sa  production  en  2007  à  cause   de   nombreux   problèmes   de   qualité   et   d’assurance   qui   selon   des   distributeurs   ont  discrédité  la  filière  française  pendant  un  temps  (Source  Usine  nouvelle).      Alstom  est  monté  en  puissance  grâce  à  l’acquisition  en  2007  de  l’espagnol  EcoTecnia  (15%  du  marché  en  2008)  et  se  positionne  aujourd’hui  grâce  à  cela  sur  le  marché  mondial.    Impact  de  la  politique  française  et  des  collectivités  Un  soutien  très  réglementé  La   technologie   éolienne   étant   mature,   l’Etat   français   soutient   son   développement   dans   le  projet  Eole  2005  depuis  la  fin  des  années  1990.  Un  tarif  d’achat  a  donc  été  mis  en  place  mais  ce  n’est  vraiment  que  depuis  2006  et  le  Grenelle  1  que  le  parc  a  très  rapidement  progressé.  Le  classement  en  ICPE  (Installations  classées  pour  la  protection  de  l’environnement)  depuis  le  Grenelle  2  a  alourdi  les  procédures.  Ainsi,  les  professionnels  sentent  un  climat  de  défiance  s’accentuer  ces  dernières  années.    L’IAE   pointe   le   fait   qu’à   cause   de   cela,   le   rythme   envisagé   pourrait   se   ralentir   et   ne   plus  correspondre  aux  objectifs  de  2020.12  En  effet  même  si  l’état  garanti  500  mâts  par  an,  une  croissance   de   1000   MW   par   an   tel   qu’en   2010   sera   insuffisante   pour   tenir   l’objectif.  L’augmentation   des   taxes   et   impôts   sur   les   installations   (IFER)   n’aide   pas   non   plus   à  améliorer  les  choses.    Les  régions  impliquées  L’implication   de   la   région   est   également   déterminante   pour   l’éolien.   Monsieur   Dominique  Ramard,  Président  de  la  commission  environnement  de  la  région  Bretagne,  interviewé  pour  cette  étude,  nous  explique  qu’un  pacte  électrique  breton  a  été  mis  en  place  dans  lequel  il  est  prévu   de   passer   de   50   MW   à   1800   MW   en   2020.   Les   objectifs   vont   au-­‐delà   du   cadre   du  Grenelle.  Selon  Monsieur  Ramard,  La  région  doit  aussi  jouer  le  rôle  de  médiateur  entre  les  nombreux  dispositifs  règlementaires  parfois  contradictoire  à  respecter.    Un  poids  considérable  de  la  politique  sur  la  création  de  filières  En   termes   de   politique   volontariste,   le   cas   du   Portugal   est   symbolique   et   fais   souvent   valeur  d’exemple.  En  effet  le  pays  a  réussi  à  développer  une  filière  industrielle  avec  un  objectif  de  d’installation  de  2000  MW  avec  transfert  de  technologie,  grâce  à  la  construction  un  cluster  éolien   représentant   2000   emplois   directs   et   quelques   5500   emplois   indirects.   Il   faut  cependant   relativiser   son   succès   de   par   l’autorisation   spéciale   européenne   de   non                                                                                                              12  Source  rapport  IAE  France  2009    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   51  
  • 52. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  concurrence  favorisant  les  entreprises  locales  (Source  Colloque  SER,  Carlos  Pimemta-­‐  ENEOP  Cluster).    Grâce   aux   appels   d’offres   de   6000   MW   sur   l’éolien   offshore,   l’état   français   a   enfin   l’occasion  de  pouvoir  réaliser  le  même  type  d’opération  qu’au  Portugal.    Les  filières  industrielles  émergentes  Une  filière  terrestre  qui  se  structure  Les   entreprises   françaises   disposent   de   nombreuses   compétences   et   d’un   savoir-­‐faire  transférable.   Ainsi,   des   clusters   se   sont   créés.   Certains   se   fédèrent   pour   être   plus   visibles,  d’autres  sont  plus  axés  sur  des  activités  de  formation  ou  de  recherche.  Exemples  (Rapport  Windustry):   •  Néopolia  :  près  de  130  entreprises  dans  un  rayon  de  60  km  avec  des  compétences  dans   l’aéronautique  et  la  fabrication  de  navires.   •   Le   Groupe   Chastagner  :   6   entreprises   avec   des   programmes   de   formations   validés   par   les   organismes  de  certifications  les  plus  réputés.   •   Le   BRA   (agence   de   développement   économique   de   Bordeaux-­‐Gironde),   disposant   d’infrastructures  logistiques  importantes,  et  d’un  potentiel  conséquent  en  recherche  et   des  formations.   •   Mécanic   Vallée   :   96   manufacturiers   orientés   vers   l’aéronautique,   l’automobile   et   les   machines-­‐outils   •   Le   pôle   Eolien   Lorrain  :   11   entreprises   dont   7   en   fabrications   de   composants   et   4   en   maintenance  de  parc    Autour  de  l‘éolien  offshore  En   termes   d’investissement,   le   parc   Offshore   représente   un   montant   compris   entre   500  millions   et   1   milliard   d’euros.   De   nombreux   acteurs   ou   sous-­‐traitants   communs   avec   l’éolien  terrestre   s’impliquent   pour   l’offshore.   Avec   quelques   différences,   car   la   construction  d’éolienne  Offshore  du  fait  de  la  masse   et   de   la   grandeur   des  différents   éléments   de   sa  structure  doit  se  dérouler  au  plus  près  du  lieu  de  mise  en  place.    Ainsi,   des   retombées   locales   en  termes  d’emplois  sont  à  prévoir.  Les   ports   français   par   exemple  jouent   un   rôle   important   sur   le  plan   économique   et   sont   dotés  d’une  infrastructure  adaptée  à  la  construction   et   à   l’assemblage  des  composants  des  éoliennes.  En   Bretagne,   le   Pole   Naval   et  Neopolia,   clusters   de   chantiers  navals,   sont   parties   prenantes   Figure  32:  Industriels  français  dans  léolien  Offshore-­‐  Source  SER  dans  les  appels  à  projets.             52  Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard  
  • 53. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique    Deux  grands  constructeurs  français  au  rendez  vous  Areva   a   de   grandes   ambitions   pour   l’offshore   et   se   positionne   en   acteur   complètement  intégré.   En   2009,   Multibrid,   filière   d’Areva   devait   d’ailleurs   équiper   le   premier   parc   éolien  Offshore   situé   en   Seine-­‐Maritime   à   Veulettes-­‐sur-­‐mer.   La   construction   du   parc   a   été  repoussée   par   des   pétitions   engagées   par   des   résidents   secondaires.   Pour   l’offshore   Areva   a  développé   la   première   éolienne   de   5MW.   Cette   éolienne   est   conçue   pour   résister   aux  caractéristiques  du  milieu  marin  très  contraint.    Areva  a  déjà  testé  ses  modèles  dans  la  mer  du  Nord  en  Allemagne  et  aussi  en  Ecosse.  Selon  Jay  Boardman,  CFO  d’Areva  Wind  (vu  au  colloque  BPCE  «  Financer  la  croissance  verte  »),  la  fabrication  est  aujourd’hui  allemande  mais  s’il  décroche  le  contrat,  chaque  centaine  de  MW  générera  3000  et  4000  emplois  locaux  directs  et  indirects.    Areva  s’associerait  à  GDF  Suez  pour  l’exploitation  des  parcs  offshore  français.      De   l’autre   côté,   une   association   entre   deux   industriels,   EDF   Energies   Nouvelles   et   Alstom,  ont   annoncé   la   signature   d’un   accord   exclusif   pour   répondre   conjointement   à   l’appel   à  projets  Offshore.  Alstom  fournirai  également  pour  le  projet  un  modèle  d’éolienne  offshore  de   6   MW,   disponible   sur   le   marché   pour   2013.   Ce   projet   industriel   nécessite   plus   de   R&D   et  pourrait   aboutir   à   la   création   en   France   de   plusieurs   usines   pour   la   production   et  l’assemblage   de   composants   et   donc   à   de   l’export.   Notons   au   passage   qu’EDF   a   déjà   de  l’expérience  dans  l’éolien  Offshore  avec  des  plusieurs  parcs  en  fonctionnement  au  large  de  l’Angleterre.      Et  les  petites  éoliennes  individuelles  ?  Tout   comme   les   panneaux   photovoltaïques   ont   été   massivement   acceptés   par   les  particuliers,   l’éolien   de   petite   capacité   pourrait   aussi   connaître   un   développement  intéressant.  En  2009,  on  comptait  seulement  1000  mats  pour  le  petit  éolien  contre  environ  10500  au  Royaume-­‐Unis.    Deux  acteurs  français,  Weole  energy  et  windeo  tirent  leur  épingle  du  jeu.    Ils  proposent  soient  :   • Des  petites  éoliennes  collectives  de  10  kW   • Des   éoliennes   à   mettre   sur   les   toits   des   maisons   et   pouvant   être   utilisé   à   titre   individuel  de  1  kW    Cependant   la   réglementation   française   très   contraignante   bloque   aujourd’hui   leur  développement.  Conclusion  Pour  la  France  ce  marché  représenterait  20  à  30  milliards  d’euros  sur  la  décennie  2010-­‐2020.  Le  marché  du  terrestre  est  dès  aujourd’hui,  un  marché  de  masse  où  les  investissements  sont  importants  et  où  la  France  doit  se  positionner.  Les  professionnels  de  l’éolien  (FEE  et  ADEME)  estiment  que  le  développement  tant  attendu  de  l’industrie  française  dans  l’éolien  offshore  proche   (jusqu’à   1   ou   2   km   des   côtes)   n’est   pas   possible   sans   un   développement   industriel  concomitant   dans   l’éolien   terrestre.   En   effet,   les   compétences   sur   ces   deux   technologies  sont   relativement   similaires   et   de   nombreux   acteurs   peuvent   se   positionner   sur   les   deux  segments.      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   53  
  • 54. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Les   grands   chantiers   de   l’offshore   ordonnés   par   l’Etat   donnent   de   l’espoir.   Ainsi,   les  industriels   s’organisent   (syndicat   FEE,   Areva,   Astom,   EDF   EN,   GDF   Suez)   et   comptent   bien  remporter  une  part  importante  de  ce  nouveau  marché.  En   second   lieu,   la   construction   d’une   filière   éolienne   française   doit   s’effectuer   avec   une  dimension  européenne,  en  s’appuyant  sur  les  compétences  et  en  développant  des  synergies  avec   les   grands   donneurs   d’ordre   européens.   Les   grands   chantiers   des   parcs   offshores   en  Angleterre  en  sont  un  exemple.    Enfin,  le  développement  industriel  de  la  filière  éolienne  doit  prendre  en  compte  l’ensemble  de  la  chaîne  de  valeur  :    Les   investissements   de   constructeurs   ou   turbiniers   éoliens   doivent   être   développés   et  favorisés,   de   même   que   celui   des   fournisseurs   de   rang   2   qui   peuvent   provenir   d’autres  secteurs  d’activités  (automobile,  ferroviaire,  aéronautique,  chantiers  navals,  etc.).      En   s’appropriant   la   sous-­‐traitance   du   marché   domestique   les   industriels   pourraient   d’une  part  développer  leurs  activités  dans  l’hexagone  et  de  l’autre  part  d’être  actif  sur  le  marché  de  l’export  qui  offre  de  larges  perspectives.      Avec   peu   de   grosses   innovations   à   venir,   le   développement   d’une   filière   française   dans  l’éolien   réside   dans   sa   capacité   à   d’abord   prendre   des   marchés   nouveaux,   tel   que   l’offshore.  Les   entreprises   doivent   s’organiser   pour   offrir   une   offre   cohérente.   En   outre,   avec   sa   façade  maritime  importante  et  ses  infrastructures  de  qualité,  notre  pays  se  prête  à  la  construction  et   à   l’export   par   voie   maritime   des   grands   sous-­‐ensembles   requis   pour   l’assemblage  d’éoliennes.  Une  vision  internationale  et  domestique  du  marché  éolien  qui  va  de  pair  avec  un  enjeu  de  création  et  de  maintien  d’emplois  à  la  clé.                    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   54  
  • 55. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   3.7. Synthèse  :  comparatif  des  trois  industries     Solaire PV Solaire concentré EolienCroissance marché Très forte : X2 Très forte +50% Très forte +30%mondial 2009-2010Parc installé en 1000 MW 14 MW 5322 MWFranceCroissance marché X2 en 2 ans 0 (marché à l’export) +25%français 2009-2010Objectif 2020 5400MW Non existant 25000MWEmplois 15 000 n.c. (±50 entreprises) 11 000Tarif d’achat 12 à 46c€/kWh 32,8 c€/kWh 8,2 à 13c€/kWh CNIM Areva, Alstom, EDF, Tenesol Alstom, AlcimenActeurs industriels Vergnet Photowatt Areva Solar/ fabricants EADS, Ceole Auversun, Fonroche Dalkia, Rhodiafrançais Rollix Defontaine, Leroy Saint Gobain Saint Gobain Somer, Sime Solar Euromed Faible mais avec du Moyenne : très diffuse,Puissance Moyenne : quelques ETI potentiel (grands beaucoup de sousindustrie française (<3% marché français) groupes) traitants (rang 2 et 3) Importante : Quasi inexistante pour IRDEP, INES, LPICM Relativement faible le terrestreR&D publique + fonds OSEO, ANR, CNRS, CAPENERGIES Offshore : IFREMER, ADEME ENSIETA Faible AREVA, Faible : EDF EN, Semco + Faible CNIM, SolarR&D privé Nass&Wind + startups start ups Euromed (Offshore) Moyen : retard de la Fort : Tarif de rachat + Très fort :Impact de la France dû à l’arrêt de la Appels d’offre offshore Tarif d’achat +politique publique Thémis dans les mais réglementation R&D publique années 80 forte o Industriels en o Clusters de sous reconversion o Grands projets : traitants o Acquisitions Desertec, PSM, o Reconversion secteur o Industriels étrangers Transgreen, Africasol naval pour l’offshoreFilère émergente o Start ups, spin off type o Renforcement Areva et o Renforcement Areva et Nexcis Alstom Alstom o Equipements o Sytémistes : Schneider o Prototypes d’éoliennes complémentaires BOS : Electric flottantes Schneider    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   55  
  • 56. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  4. Etude  prospective  de  l’industrie  photovoltaïque    Après   un   état   de   l’art   des   différentes   technologies   et   l’étude   de   leur   intégration   dans   le  paysage  industriel  français,  nous  sommes  à  présent  en  mesure  de  distinguer  les  tenants  et  aboutissants   de   chaque   industrie   des   énergies   intermittentes.   Quelle   sera   celle   qui  prospérera  le  mieux  en  France  ?    C’est  une  question  délicate,  qui  n’a  pas  de  réponse  évidente  aujourd’hui.      Le  choix  du  photovoltaïque  Cependant,   les   trois   technologies   abordées   sont   loin   d’avoir   le   même   niveau   de   maturité.  Malgré   son   fort   coté   médiatique,   le   photovoltaïque   apparaît   clairement   comme   la  technologie  la  plus  immature  et  dans  laquelle  les  incertitudes  comme  les  progrès  à  réaliser  sont   les   plus   importants.   Ainsi,   de   par   la   contrainte   de   temps   qui   nous   est   impartie   dans  l’élaboration   de   cette   étude,   nous   avons   opté   pour   focaliser   la   partie   prospective   sur   la  filière  photovoltaïque  française.  On  constate  également  que  le  CEA,  commanditaire  de  cette  étude,  tout  comme  le  CNRS  et  bien   d’autres   instituts   français   se   sont   fortement   impliqués   dans   la   recherche   sur   cette  technologie.   Leur   implication   va   de   la   recherche   fondamentale   sur   les   matériaux   et   les  couches   minces,   jusqu’à   la   recherche   appliquée   sur   les   procédés   industriels.   Cette  mobilisation  de  la  recherche  est  exceptionnelle  et  nullement  comparable  à  ce  qui  existe  dans  le  solaire  concentré  ou  l’éolien.  De  par  la  présence  de  R&D  publique  un  certain  nombre  d’acteurs  industriels  se  sont  greffés  à  ces  projets  et  il  pourrait  en  naître  des  filières.  N’oublions  pas  que  le  marché  domestique  du  PV  en  France  est  dynamique  et  florissant.  Le  photovoltaïque   a   l’avantage   d’avoir   une   marché   beaucoup   plus   large   qui   cible   à   la   fois   les  particuliers  et  les  industriels.       4.1. Perspectives  et  tendances  :  quelles  sont  les  prévisions  ?    Tous  les  spécialistes  s’accordent  sur  le  fait  que  l’effort  de  recherche  est  fondamental  pour  pérenniser  les  filières  industrielles,  avec  un  objectif  commun  :  la  réduction  des  coûts  (par  les  matériaux   ou   les   rendements).   A   ce   titre   il   est   intéressant   de   voir   quelles   sont   les   feuilles   de  route  (roadmap)  de  la  R&D  dans  certains  des  pays  les  plus  avancés  sur  le  PV  :     Figure  33  :  Solar  America  Initiative  du  Departement  Of  Energy  (DOE),  2007    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   56  
  • 57. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   o Les  Etats  Unis,  avec  l’institut  NREL,  se  sont  engagés  sur  une  course  contre  la  montre  de   10   ans,   depuis   2005   jusqu’en   2015,   pour   rendre   les   technologies   PV   de   premières   et   seconde  génération  compétitives  face  aux  formes  conventionnelles  d’électricité  (de  0.25   USD/kWh  en  2005  à  0.09  USD/kWh  en  2015).     o A  plus  long  terme,  le  Japon  avec  le  NEDO  programme  pour  2030  la  fabrication  de  cellule   à  moins  de  50  centimes.  Comme  la  France,  le  Japon  explore  des  technologies  parallèles   sans  pour  l’instant  choisir  de  gagnantes.  Son  but  est  d’améliorer  et  surtout  de  fiabiliser   l’ensemble   de   la   chaîne   de   valeur  :   de   l’approvisionnement   des   matériaux   aux   composants  BOS.         Figure  34  –  «  Japan  PV  Roadmap  towards  2030  »  [PVR  2004].  1  EUR  =  134  JPY.   o La   commission   européenne   a   mis   en   place   un   ambitieux   plan   de   recherche   qui   permettrait  à  l’Europe  de  franchir  différentes  barrières  technologiques.  L’agenda  prévoit   ainsi  pour  2030  un  prix  de  l’électricité  PV  en  dessous  des  7  centimes  /  le  kWh  (prix  du   nucléaire),  et  des  rendements  supérieurs  à  25%.  La  stratégie  européenne  repose  sur  une   coordination  et  un  financement  de  projets  réunissant  plusieurs  états  membres.       Figure  35  :  Feuille  de  route  du  Strategic  Research  Agenda  européen  ,  2007    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   57  
  • 58. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Et  la  France  ?    En   termes   d’orientations   de   l’effort   de   R&D   français,   le   rapport   Charpin   a   été   le   seul   à  émettre   une   volonté   d’orientation   stratégique.   Selon   le   rapport,   la   R&D   française   doit   se  concentrer   sur   les   technologies   de   deuxième   et   troisième   génération,   plutôt   que   sur   le  silicium  cristallin  à  homojonction  pour  lequel  les  perspectives  de  développement  industriel  apparaissent  limitées  au  vu  de  l’avancement  de  pays  voisins  d’Europe  ou  asiatiques.  Toujours  selon  le  rapport  Charpin,  une  phase  de  maturation  du  marché  photovoltaïque  en  France  est  à  prévoir,  dans  laquelle  la  parité  réseau  sera  progressivement  atteinte,  mais  qui  pourrait  s’avérer  longue  du  fait  du  faible  coût  de  l’énergie  en  majorité  nucléaire.           Figure  36  :  Croissance  du  marché  PV  selon  le  rapport  Charpin  L’atteinte  de  la  parité  réseau  se  produira  d’abord  dans  les  pays  à  fort  taux  d’ensoleillement  et  au  prix  élevé  de  l’électricité  «  traditionnelle  ».  L’enjeu  est  donc  le  positionnement  sur  un  marché  mondial.  Le  marché  national  doit  constituer  une  «  base  de  développement  »  pour  les  acteurs  industriels  et  non  leur  unique  débouché.      L’intégré  au  bâti  comme  vision  d’avenir  ?  L’état   français   insiste   pour   que   l’industrie   PV   française   capitalise   sur   son   expertise   et   ses  forces   dans   les   domaines   de   la   construction   et   du   bâtiment.   A   ce   titre,   la   vision   à   2050  établie   par   l’ADEME   pour   l’électricité   PV   est   construite   autour   de   quatre   orientations   se  répartissant   60   à   100   GW   de   production   électrique   dont   deux   faisant   la   part   belle   au  photovoltaïque  comme  élément  de  construction:     • les  centrales  au  sol     • des   quartiers   solaires   qui   combinent   habitat,   activités   industrielles   et/ou   commerciales   et   transport   électrifié,   dont   la   gestion   énergétique   par   les   distributeurs  d’électricité  est  devenue  possible    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   58  
  • 59. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   Injection  au  réseau   PV  intégré  bâti   et  réparti,   interconnecté   Centrales  au  sol   par  agrégation   Décentralisée   Centralisée   Bâtiments  à   Quartiers   énergie  positive   solaires   potentiellement   autonomes   Optimisation   locale   et     auto-­‐consommation     • des   maisons   individuelles,   des   bâtiments   de   bureaux   ou   des   hangars   de   stockage   (existants  ou  neufs)  qui  accueillent  des  modules  PV  dont  l’électricité  produite  est  soit   consommée   sur   place,   soit   réinjectée   dans   le   réseau.   L’avènement   probable   des   véhicules   électriques   dès   2020   permet   alors   d’intégrer   le   stockage   comme   moyen   économique  de  décalage  de  l’utilisation  de  l’électricité  produite.   • les   bâtiments   neufs   zéro   énergie   ou   à   énergie   positive,   qui,   du   fait   des   normes   nouvelles,   devront   devenir   neutres   énergétiquement,   voire   devront   produire   de   l’électricité  dans  des  conditions  économiquement  viables  pour  être  valorisées  par  le   système  électrique.  Cette  vision  s’associe  également  à  un  objectif  de  réhabilitation  massive  du  parc  de  bâtiments  existants   et   d’une   politique   de   construction   de   bâtiments   neufs   très   performants  énergétiquement   voir   à   énergie   positive   dans   le   cadre   de   l’amélioration   de   l’efficacité  énergétique  française.  Par  exemple  le  Grenelle  1  prévoit  la  rénovation  de  l’ensemble  du  parc  de  logement  sociaux  d’ici  2020  (4,2  millions  de  logements),  ainsi  que  400  000  logements  du  parc   résidentiel   privé   par   an   (3,2   millions   de   logement,   10%   du   parc),   soit   un   total   de  rénovation  de  7,2  millions  de  logements  d’ici  2020.       4.2. Les  variables  clés  de  l’industrie  photovoltaïque  française    Contrairement   à   la   prévision   qui   repose   principalement   sur   l’analogie,   la   continuité   et  l’extrapolation   du   passé,   la   prospective   intègre   explicitement   des   discontinuités   et   des  ruptures,   qu’elles   soient   politiques,   technologiques,   culturelles,   économiques,   sociales,  juridiques.   Certains   des   feuilles   de   routes   précédentes   voient   déjà   leurs   calendriers  complètement   bouleversés   par   des   éléments   inattendus.   En   France   par   exemple   le  moratoire  et  la  baisse  des  tarifs  ont  retardé  voir  annulé  des  investissements  et  des  projets  industriels.      Méthodologie  Il   s’agit   pour   cette   étude   prospective   d’aboutir   à   une   liste   de   variables   pertinentes,  clairement  définies,  et  assez  nombreuses  pour  brosser  un  tableau  représentatif  du  système  de   l’industrie   PV.   Les   sept   spécialistes   interrogés   dans   cette   étude   ainsi   que   les   deux  colloques   spécialisés   auxquels   nous   avons   assisté   nous   ont   permis   d’établir   quarante  variables   (voir   tableau   ci   contre),   regroupées   ensuite   en   sept   composantes   ou   sous  systèmes.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   59  
  • 60. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes   Mission  Prospective  Technologique     Variables  internes   Variables  externes   Relatives  à  la  technologie  en  elle  même   Relatives  à  l’environnement  et  au  système  socio   économique     Variables  Socio-­‐économiques   Variables  Techno   S1  :  Prix  de  l’électricité  française  (CSPE)   T1  :  Rendements   S2  :  Impact  psychologique  (opinion  publique)   T2  :  Empreinte  environnementale     S3  :  Capacité  d’endettement   T3  :  Reserve  mondiale  de  matières  premières   S4  :  Investissement  /  liquidité   T4  :  Cout  des  matériaux     T5  :  Toxicité  des  matériaux   Variables  Politiques   T6  :  Epaisseur  du  substrat   P1  :Objectif  d’installation  2020   T7  :  Nombre  de  jonction   P2  :  Visibilité  sur  critères  d’ajustement     T8  :  Coût  des  cellules   P3  :  Changement  législatif     P4  :  Tarifs  d’achat     Variables  d’Exploitation   P5  :  Subventions  (exploitation  et  R&D)   E1  :  Coût  d’installation     E2  :  Coût  de  maintenance   Variables  Marché   E3  :  Ensoleillement   M1  :  Marché  PV  Monde   E4  :  Prix  de  revient  de  l’électricité  PV     M2  :  Marché  PV  standard  France     M3  :  Marché  PV  intégré  France   Variables  R&D   M4  :  Part  de  marché  des  concurrents     R1  :  Changement  technologique   M5  :  Prix  concurrents  mondiaux   R2  :  Qualité  Process   M6  :   Capacité   de   production   des   concurrents   R3  :  Budget  R&D  privé     mondiaux     R4  :  Budget  R&D  publique     R5  :  Brevets  concurrents  étrangers   Variables  Filière   R6  :  Brevets  entreprises  françaises   F1  :  Part  de  marché  des  entreprises  française     F2  :  Capacité  d’entente   Légende  :     F3  :  Export   Variables  les  plus  influentes   F4  :  Coût  main  d’œuvre   Variables  les  plus  dépendantes   F5  :  Capacité  de  production  France       Un   travail   sur   les   variables   du   système   a   été   réalisé  selon  la  méthode  MICMAC  de  Michel   Godet   du   CNAM/LIPSOR,   et   en   utilisant   la   suite   logicielle   lui   étant   consacrée13.   Cette   matrice   des   influences   directes   entre   les   variables,   qui   vous   est   présentée   en   annexe,   nous   a   permis   de   mettre   en   évidence   les   variables   les   plus   influentes   et   les   plus   dépendantes,   qui   permettent   une   modélisation  simplifiée  du  système.     On   constate   que   5   des   variables   les   plus   influentes   sont   relatives   à   la   technologie.   D’abord   sur   des   critères   tels   que   le   rendement   et   le   coût   des   cellules   qui  Figure   37  :   Graphique   influence/   dépendances   des   variables   impactent   directement   le   prix   de   revient   de  dans  MICMAC  –  Source  Logiciel  Liptor   l’électricité   photovoltaïque,   et   donc   assurent                                                                                                                 13  http://www.laprospective.fr/methodes-­‐de-­‐prospective.html     Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011   Yann  Gérard   60  
  • 61. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  le   succès   sur   les   marchés.   Les   défis   des   secondes   et   troisièmes   générations   de   cellules   PV  (épaisseur  du  substrat  pour  les  couches  minces  de  2ème  génération  et  nombre  de  jonctions  pour  la  3ème  génération)  sont  aussi  identifiés  comme  centraux  pour  le  devenir  de  la  filière.  Les   variables   de   la   R&D   française   pèsent   beaucoup   sur   le   système   et   la   méthode   MICMAC  met   bien   en   exergue   l’importance   des   fonds   publics   de   R&D   et   du   changement  technologiques   caractérisés   par   une   valorisation   rapide   de   la   recherche   (passage   entre   les  générations).  Pour  cela  les  brevets  français  apparaissent  comme  incontournables.  La   variable   politique   des   objectifs   2020   du   Grenelle   de   l’environnement   est   aussi   une   des  plus   importante   car   elle   a   pratiquement   crée   à   elle   seule   le   marché   domestique   en  soutenant   efficacement   la   demande.   Mais   le   système   reste   fragile   et   sensible   aux  changements  législatifs.  Les  dernières  variables  sont  caractéristiques  car  elles  sont  aussi  parmi  les  plus  dépendantes  (axe   en   abscisse).   Mais   il   est   vrai   que   le   marché   mondial,   par   l’export   est   une   variable   clé  dans  pour  la  constitution  d’un  champion  industriel.  Le  marché  domestique  l’est  autant  mais  celui   de   l’intégré   au   bâti   ressort   comme   celui   générant   le   plus   de   valeur   pour   l’industrie  française.      Modélisation  des  variables         Figure  38  –  Modélisation  simplifiée  des  variables  influentes  et  dépendantes    Les   variables   clés   ont   été   identifiées,   et   on   constate   toute   l’importance   de   l’amont   de   la  filière   photovoltaïque,   au   niveau   de   la   recherche   et   des   industriels   fabricants.   Il   reste   à  comprendre  comment  ces  variables  pourraient  interagir  avec  les  acteurs  présents  sur  toute  la  chaîne  de  la  valeur  de  l’industrie  française.  Le   tableau   ci   après   permet   de   mieux   appréhender   quels   sont   les   risques   et   la   typologie  d’acteurs  associés  aux  variables  les  plus  influentes.    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   61  
  • 62. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   Variables  les  plus   Risques  associés   Acteurs  influents   influentes  Rendement   Coût  /rendement  trop  élevé  notamment  sur  le  silicium   Fabricants   de   cellules,   toutes   Rendement  très  inégal  selon  les  matériaux   générations   Faible   progression   dans   le   temps   pour   les   usages   Instituts  de  Recherche   commerciaux   et   gap   important   sur   les   technologies   les     plus  avancées  (nanotechnologies)  Cout  des  cellules   Grosse   influence   sur   le   prix   de   revient   du   PV   qui   reste   trop   Fabricants   de   cellules,   toutes   haut   générations,   Fournisseurs   de   Cellules  silicium  trop  chères     matières  premières   Très  dépendant  de  la  capacité  de  production   Instituts  de  Recherche  Epaisseur  substrat   Choix   technologique   non   concluant   selon   le   matériau   Fabricants   de   cellules   de   utilisé   deuxième  génération   Faibles  rendements   Instituts  de  Recherche   Certains   matériaux   semi   conducteurs   toxiques   ou   rares   (indium)  Changement  techno   Trop  rapide  :  les  industriels  peuvent  ils  suivre  ?  -­‐>  Coût  des   Fabricants  de  cellules    (1G  -­‐>  2G-­‐>  3G)   équipements     Assembleurs  et  installateurs   Rupture  profonde  sur  les  nanotechnologies  Objectifs  2020   Seront-­‐ils  tenus  ?   Etat  Français,  régions    (Grenelle,  Europe)   Sont-­‐ils   suffisants   pour   développer   des   filières   industrielles  ?  méthode  des  quotas  controversée  Couts  des  matériaux   Silicium  très  énergivore  et  donc  très  cher   Fabricants  de  cellules     Pour   l’instant   mauvais   rendements   et   mauvaise   durée   de   Instituts  de  Recherche   vie   pour   les   matériaux   les   moins   chers   (organiques   et   Fournisseurs   de   matières   couches  minces)     premières    Nombre  de  jonctions   Gap  technologique  (vers  le  nano  et  le  quantique  !)   Fabricants   de   cellules   de   troisième  génération   Instituts  de  Recherche  Brevets  Français   Indispensables  pour  s’assurer  une  avance  de  phase     Fabricants  de  cellules     Instituts  de  Recherche  Marché  PV  monde   Domination  des  pays  à  bas  couts   Fabricants  leaders  mondiaux   Besoin  de  grosse  capacité  de  production   Assembleurs,  Installateurs,     Exploitants  Marché   PV   intégré   Trop  d’assemblage  peu  innovant.   Fabricants  intégrés    France   Encourage  t-­‐il  vraiment  la  fabrication  française  ?   Assembleurs,  Installateurs,     Exploitants  Budget  R&D  Publique   Difficulté  de  valorisation  et  inertie  de  la  recherche.   ANR,  ADEME,  OSEO,   Coût  d’infrastructure   Instituts   de   Recherche   (CEA/   Choix  stratégiques  à  effectuer   CNRS)  Changement  législatif   Trop  de  changement  conduisent  à  un  manque  de  visibilité   Etat  Français     pour  les  acteurs  qui  fait  reculer  le  marché,  les  investisseurs   et  les  projets  industriels     Figure  39  :  Rappel  de  la  chaine  de  la  valeur  présente  en  France  dans  l’industrie  photovoltaïque      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   62  
  • 63. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  L’intégration   de   la   chaîne   de   valeur   de   l’industrie   PV   française   nous   donne   la  modélisation  «  variables  +  acteurs  »  suivante  :         Figure  40  :  Modélisation  variables  clés  +  acteurs   4.3. Construction  des  scénarios    La  prospective  est  une  démarche  intéressante  pour  non  seulement  faire  l’état  des  lieux  des  connaissances  disponibles  sur  le  sujet,  mais  aussi  pour  tester  les  orientations  et  marges  de  manœuvre  que  peuvent  prendre  les  différents  acteurs.  Toute  prospective  est  foncièrement  politique  et  liée  à  «  l’art  de  gouverner  »  :  ne  pas  se  préoccuper  de  l’avenir  lointain  serait  se  condamner  aux  soucis  immédiats.  Toutefois  il  nous  est  impossible  d’imaginer  en  détail  tout  ce   qui   pourrait   arriver   demain.   Sur   la   base   du   diagnostic,   la   deuxième   étape   de   notre  exercice   a   consisté   à   se   projeter   dans   l’avenir   pour   explorer   les   diverses   possibilités.   Le  travail   réalisé   sur   les   variables   par   la   méthode   MICMAC   nous   permet   de   construire   des  micro-­‐scénarios   puis   d’envisager   deux   scénarios   globaux   d’évolution   de   l’industrie  photovoltaïque  à  l’horizon  2020.      Méthodologie  On   peut   définir   un   «   scénario   »   comme   un   récit   plausible   des   évolutions   futures   du   système  étudié,   reposant   sur   une   analyse   systémique   des   variables   en   jeu   et   de   leurs   interactions   de  manière  cohérente,  plausible  et  rationnelle.  Un  scénario  est  constitué  :   • d’une   base,   qui   est   la   représentation   que   l’on   se   fait   de   la   réalité   actuelle   du   système  appréhendée  au  travers  de  sa  dynamique  longue  ;     • d’une  image,  description  du  système  à  l’horizon  de  temps  considéré  ;    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   63  
  • 64. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • et  d’une  trajectoire,  succession  d’événements  futurs  hypothétiques  qui  constituent   le  cheminement  entre  la  base  et  l’image.    Nous  avons  donc  choisi  de  décrire  et  de  documenter  deux  images  contrastées  du  futur  de  l’industrie   PV,   ainsi   que   les   cheminements   logiques   qui   y   conduisent   depuis   la   situation  actuelle,  par  combinaison  d’hypothèses  formulées  sur  chaque  variable.          Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   64  
  • 65. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  En  vert  et  en  italique  les  variables  et  acteurs  clés  extraits  de  l’outil  MICMAC.       4.4. Scénario  Nuageux       Figure  41  :  Timeline  du  scénario  nuageux  pour  l’industrie  PV  Ce  scénario,  largement  pessimiste  voir  catastrophique,  voit  à  l’horizon  2020  la  disparition  de  la   filière   industrielle   française   du   solaire   photovoltaïque.   Il   est   guidé   par   un   facteur   clé  rapporté   de   notre   analyse   socio-­‐économique   du   chapitre   3.4   sur   l’industrie   solaire  photovoltaïque  :  «  En   2020,   en   gardant   la   tendance   d’installation   très   importante   de   panneaux   solaires,   le  photovoltaïque  ne  contribuera  qu’à  hauteur  de  1,2%  des  23%  des  Energie  Renouvelables  ».    Un  budget  public  en  berne  L’Etat   qui   subventionne   massivement   cette   filière   avec   des   tarifs   d’achat   avantageux   voit  deux  phénomènes  importants  arriver  :   • Tout   d’abord,   le   déficit   de   la   France   en   2013   qui   dépasse   les   5%   du   PIB   et   se   doit   d’imposer  des  restrictions  budgétaires  importantes.  L’Europe  impose  à  la  France  un   plan   d’austérité   important   en   vue   de   respecter   les   critères   européens   de   dépenses   publiques.   • Ensuite,   le   déploiement   de   l’éolien   Offshore   qui   a   débuté   en   2014   et   qui   aujourd’hui   se  poursuit  avec  la  2e  tranche  d’installation  de  3000  MW  en  mer  se  trouve  être  à  la   fois   un   investissement   très   rentable   et   aussi   un   moyen   formidable   de   produire   de   l’électricité  renouvelable.    L’éolien  :  secteur  très  rentable    Ainsi,  à  cause  du  déficit,  les  subventions  sont  revues  à  la  baisse.  L’énergie  éolienne,  qui  se  révèle   être   un   superbe   moyen   de   produire   de   l’électricité   en   haute   mer,   est   remis   sur   le  devant  de  la  scène.  Et  cela  s’est  renforcé  avec  l’arrivée  en  2016  des  éoliennes  flottantes  qui  brisent  l’impact  des  pollutions  visuelles  et  sonores  tant  importantes  aux  yeux  des  riverains.  Enfin,   le   photovoltaïque   souffre   d’une   mauvaise   image   de   par   la   prise   de   conscience   que  malgré  l’amélioration  des  rendements,  l’énergie  photovoltaïque  ne  représente  aujourd’hui  en   2020   qu’une   part   infime   de   23   %   du   total   énergétique   des   énergies   renouvelables.   De  plus,   afin   de   respecter   ses   objectifs,   l’Etat   a   privilégié   des   secteurs   en   retard   et     65  Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard  
  • 66. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  potentiellement   plus   intéressant   en   termes   d’emploi   comme   la   biomasse   et   les   nouvelles  énergies  marines.    Une  cascade  d’évènements  négatifs    L’ensemble   de   ces   facteurs   a   conduit   à   une   déliquescence   progressive   de   la   filière   solaire   en  France.   Avec   le   recul   de   ces   10   dernières   années,   revenons   en   détails   sur   la   cascade   des  événements   qui   ont   conduit   aujourd’hui   en   2020   à   ne   plus   avoir   de   filière   industrielle  française  dans  le  photovoltaïque.    L’arrêt  des  subventions  publiques  a  d’abord  était  un  coup  d’arrêt  à  la  R&D  publique.  Le  CEA,  CNRS,   l’INES   se   sont   vus   amputés   des   budgets   importants   et   par   voie   de   conséquence  directe   le   nombre   de   brevets   à   diminuer.   Ils   n’ont   plus   été   en   mesure   de   valoriser   leurs  technologies  et  de  prendre  ainsi  part  au  changement  technologique.    Progressivement,  la  France  s’est  vu  prendre  beaucoup  de  retard  sur  les  technologies  de  2e  puis   de   3e   génération.   Les   acteurs   qui   en   2011   pensaient   jouer   un   rôle   sur   les   couches  minces   ou   sur   les   hétérojonctions   comme   Nexcis,   Solcia,   Solar   Nano   Crystal,   ont   disparu.  Toutes  leurs  R&D  étaient  associées  soit  au  CEA  soit  à  l’IRDEP  et  ces  instituts  ne  peuvent  plus  assurer   leurs   rôles   d’acteurs   ‘techno-­‐push’.   Un   mauvais   management   en   valorisation   de   la  R&D   a   transformé   les   projets   en   gouffre   financier   et   les   différents   partenaires   se   sont  progressivement   retirés.   Photowatt   a   quant   à   lui   déposé   le   bilan   début   2012   faute   de  repreneur  et  a  licencié  ses  300  derniers  employés.  Le   projet   PV20   porté   par   les   industriels   MPO   et   Tenesol,   qui   avait   annoncé   la   création   d’une  filière  100%  française  dans  le  PV  cristallin,  est  annulé  en  2013  faute  d’avoir  mis  au  point  la  production  de  cellules  compétitives.  Cet  arrêt   des  subventions   publiques  a  entraîné  indirectement  un  arrêt  rapide  des  budgets  de   R&D   privés.   En   effet,   ne   trouvant   plus   un   terreau   favorable   en   France,   les   industriels  privés  sont  partis  investir  à  l’étranger.  Total  a  massivement  investi  dans  plusieurs  start-­‐up  en  Corée   et   aux   Etats-­‐Unis   sur   les   technologies   de   3e   génération.   Aujourd’hui   First   Solar  domine  le  marché  des  couches  minces  et  les  entreprises  coréennes  et  japonaises  dominent  le  marché  des  hétérojonctions.      L’espoir  d’un  intégré  au  bâti  français  qui  s’envole  Saint   Gobain   a   quant   à   lui   délaissé   définitivement   la   France   pour   l’Allemagne   et   le  Luxembourg.  A  la  fois  parce  que  le  prix  de  la  main  d’œuvre  y  était  moins  chère  mais  aussi  parce  qu’elle  y  était  de  meilleure  qualité  pour  leurs  produits  haut  de  gamme  telles  que  les  tuiles  solaires  intégrées  au  bâti.  Ses  acquisitions  allemandes  comme  Solarwood  ou  Avancis  ont   investi   des   marchés   quasi   inexistants   en   2011   et   ont   pu   prospérer.   Aujourd’hui   en   2020,  on  se  rend  compte  que  c’est  à  cette  époque  qu’il  aurait  été  possible  de  construire  une  filière  française  de  nouveaux  produits  intégrés  au  bâti.  Mais  les  industriels  français  du  secteur  de  la  construction   n’ont   pas   vu   ces   évolutions   arriver.   Aucune   structuration   n’a   été   faite   pour  s’adapter  à  ce  nouveau  marché  et  aucune  norme  commune  n’a  pu  être  mise  en  place  par  les  acteurs   leaders   sur   le   secteur   du   bâtiment   comme   Imerys   ou   Bouyer   Leroux   par   exemple.  Pourtant  en  2011,  le  marché  de  l’intégré  au  bâti  semblait  très  prometteur.  A  cette  époque,  il   ne   représentait   encore   que   10%   du   marché.   Pour   les   quelques   fabricants   de   solutions  intégrées,  majoritairement  allemands,  ce  positionnement  dans  le  haut  du  marché  leur  a  été  favorable.  D’abord  parce  que  leurs  clients  ont  pu  bénéficier  des  meilleurs  tarifs  d’achats.  Et  qu’ensuite,  la  demande  en  un  design  très  respectueux  des  traditions  esthétiques  de  chaque  pays   a   permis   à   certains   acteurs   tel   que   Saint   Gobain   de   fabriquer   des   tuiles   solaires   plates,    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   66  
  • 67. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  arrondies   respectant   les   critères   esthétiques   des   pays   méditerranéens   ou   ceux   plus   au   nord.  La   certification   allemande   TUV   est   également   devenue   progressivement   un   standard  européen  pour  la  construction  intégrant  du  photovoltaïque.      La  Chine  reste  l’usine  du  monde  Concernant   les   fabricants   de   panneaux,   la   Chine   n’a   jamais   été   dépassée   ni   même  inquiétée.   Avec   une   production   d’environ   1   GW   en   2011,   elle   dominait   déjà   le   marché.  Aujourd’hui   en   2020,   la   Chine   a   conquis   60%   du   marché   mondial.   Du   fait   des   effets  d’échelles  et  de  constantes  améliorations  dans  les  procédés,  la  Chine  est  le  leader  incontesté  du   PV   cristallin   avec   des   coûts   imbattables   de   0,7$   la   cellule.   Seules   les   dernières  générations  de  panneaux  sont  encore  fabriquées  par  Q-­‐Cells  en  Allemagne  ou  par  First  Solar  aux  USA.      Conclusion  Ainsi,  en  France  dans  le  photovoltaïque,  comme  dans  beaucoup  d’autres  secteurs,  la  filière  industrielle   n’a   pas   tenu   ses   promesses.   Par   rapport   à   2011,   le   bilan   des   emplois   est  quasiment   neutre,   car   les   secteurs   commerciaux   et   de   l’installation   sont   restés   prospères.  Cette   industrie   avale   n’étant   pas   délocalisable,   elle   s’est   maintenue   à   un   bon   niveau  d’emploi.     Le   marché   français   est   tout   de   même   resté   relativement   dynamique,   en   et   a  respecté  ses  quotas  de  500MW  de  panneaux  installés  par  an.    Des   assembleurs   subsistent   mais   sont   de   plus   en   plus   menacés.   Tenesol,   par   exemple,   a  revendu   une   de   ses   unités   d’assemblage   au   géant   chinois   Yingli   Solar,   celui-­‐ci   s’en   servant  pour   sécuriser   le   montage   de   ses   modules   pour   le   marché   français.   Fonroche   est   au   bord   de  la  faillite.  Auversun,  tout  comme  Solarquest  ont  été  racheté  par  JC  Decaux,  pour  assembler  du  mobilier  urbain  à  énergie  positive.    Sur  le  marché  de  l’intégré  au  bâti,  les  fabricants  allemands  ont  su  conserver  leur  avance,  en  gardant  des  unités  de  fabrication  et  en  passant  de  nombreux  accord  de  production  pour  les  industries  françaises  des  secteurs  de  la  construction  et  du  bâtiment.    Tableau  synthétique       R&D   Industrie   Industrie   BIPV   Marché   Balance   amont   aval   emplois   2011   ++   +   ++   -­‐   ++   +   2020   -­‐  -­‐   -­‐  -­‐   +++   -­‐   +   -­‐      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   67  
  • 68. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   4.5. Scénario  ensoleillé       Figure  42  :  Timeline  du  scénario  ensoleillé  pour  l’industrie  PV  Il   y   a   du   monde   pour   célébrer   le   succès   de   l’industrie   photovoltaïque   française   dans   les  salons  du  bâtiment  de  l’INES  en  cette  belle  soirée  savoyarde  du  printemps  2020.  Politiques  locaux   et   nationaux   se   sont   réunis   avec   les   acteurs   industriels   et   les   laboratoires   publics  français  pour  se  féliciter  de  leurs  performances  acquises  depuis  maintenant  presque  10  ans.      Jean-­‐Louis   Bal,   Président   du   Syndicat   des   Energies   renouvelables   prend   la   parole   pour  résumer  le  parcours  effectué.  «  Je   suis   heureux   de   vous   voir   aujourd’hui,   28   avril   2020   et   de   fêter   avec   vous   cette   réussite  collective   de   la   création   pérenne   d’une   filière   industrielle   française   dans   le   secteur   du  photovoltaïque.  Rappelez-­‐vous  2011,  avec  un  prix  de  l’électricité  extrêmement  bas  grâce  à  une  électricité  produite  par  le  nucléaire,  le  photovoltaïque  avait  du  mal  à  trouver  sa  place.  Il  a  fallu  l’accident  dramatique  de  Fukushima  au  Japon  pour  enclencher  une  dynamique  contre  le   nucléaire.   Les   audits   techniques   des   centrales   demandés   par   le   gouvernement   français   en  mars   2011   ont   conduit   au   démantèlement   des   centrales   de   Fessenheim   1   et   2   puis   de  Chinon  B1  et  B2  dès  2012.    Ainsi,   le   prix   de   l’électricité   a   rejoint   celui   de   l’Allemagne   à   20   c€/kWh.   Cette   réévaluation   a  permis   à   l’Etat   français   de   maintenir   ses   investissements   dans   la   R&D   publique.   Ce  dynamisme  a  ramené  des  investisseurs  privés  comme  Total,  EDF  EN  ou  Saint  Gobain.  Et,  il  a  dans   un   premier   temps   permis   de   reprendre   la   main   sur   la   recherche   mondiale.   De  nombreux   brevets   ont   pu   être   déposés   par   les   industriels   exploitant   directement   les  recherches  de  ces  laboratoires  comme  Photowatt  et  PV20.  C’est  bien  sûr  les  rendements  sur  le   silicium   qui   ont   augmenté   pour   atteindre   22%   en   2014   et   être   aujourd’hui   à   25%.   Mais  c’est  aussi  les  améliorations  dans  les  procédés  sur  la  diminution  des  pertes  de  silicium  lors  de  la  découpe  des  Wafers  et  la  diminution  du  substrat  qui  ont  permis  d’améliorer  les  coûts.  Il   est   aussi   a   souligné   le   rôle   de   l’Etat   qui   a   su   rendre   le   secteur   favorable   pour   les  investisseurs  en  établissant  une  politique  de  rachat  de  l’électricité  décroissante  certes  mais  visible  et  connue  de  tous.    Trois  points  centraux  sont  la  raison  de  ce  succès  :    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   68  
  • 69. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • Une  vision  technique   • Une  vision  industrielle   • Une  vision  marketing    Vision  technique    Alors   que   nos   concurrents   américains   notamment   comme   First   Solar,   se   positionnait   dès  2012   sur   les   couches   minces   type   CdTE,   les   instituts   de   recherche   ont   investi   dans   des  matériaux   abondants   et   peu   chers   comme   le   FeS2,   le   CuO.   Aujourd’hui   nous   savons   que  cette  vision  était  la  bonne.  First  Solar  en  utilisant  des  matériaux  à  la  fois  rare  et  cher  s’est  confronté  à  un  approvisionnement  difficile.  Et  c’est  surtout  la  mise  à  jour  de  la  preuve  de  la  toxicité  du  Tellurium  en  2015  qui  l’a  fait  chuter.    Aujourd’hui   Nexcis   est   très   bien   placé   sur   les   couches   minces   CIS   et   offre   des   prix  extrêmement  bon  marché.      Vision  industrielle  Total  a  été  un  vrai  fédérateur  du  secteur.  En  réussissant  à  racheter  les  petits  industriels  en  difficulté  dès  2012  comme  Photowatt  et  en  s’associant  avec  EDF  EN,  il  a  rassemblé  toutes  les   forces   industrielles   françaises   du   photovoltaïque.   Cette   entente   a   permis   de   faire   des  économies   d’échelle   et   de   recentrer   la   recherche.   Photowatt   et   Tenesol   sur   le   silicium,  Nexcis   sur   les   couches   minces   et   Appolon   Solar   s’occupant   quant   à   lui   d’améliorer   les  processus   industriels.   Des   petites   entités   de   production   ont   pu   être   construites   ou  maintenues   en   France   comme   celle   de   Photowatt   dans   le   Rhône-­‐Alpes.   Ces   unités   de   moins  de   100   MW   de   production   sont   présentes   comme   démonstrateurs   et   centres  d’expérimentations   pour   la   R&D.   L’essentiel   de   la   production   est   en   Chine   où   à   la   fois   le  savoir-­‐faire  est  grand  et  les  coûts  d’échelle  très  important.    Vision  marketing  La   création   d’un   label   France   PV   a   été   une   réussite.   Ce   label   a   permis   de   rendre   visible  l’excellence  française  auprès  des  consommateurs.    Saint  Gobain  s’y  rattachera  en  2016  et  deviendra  un  ardant  défenseur.  Son  positionnement  sur   l’aval   de   la   filière   et   la   fabrication   de   tuiles   photovoltaïque   respectant   les   codes  esthétiques  de  chaque  région  et  pays  et  une  réussite  mondiale.  Après  être  d’abord  parti  vers  Allemagne  construire  sa  première  usine,  il  a  choisi  la  France  pour  implanter  sa  2e  usine.    Et   comment   ne   pas   parler   de   l’autre   branche   industrielle   qui   a   su   elle   aussi   se   développer   et  créer   des   emplois.   En   2010,   l’intégré   au   bâti   ne   représentait   que   10%   du   marché.  Aujourd’hui   il   domine   le   marché   car   il   a   su   se   structurer   et   offrir   des   produits   de   grandes  qualités.  Les  grands  acteurs  comme  Saint  Gobain  pour  le  verre  et  l’habitat,  Imerys,  Bouyer  Leroux  ou  Weinerberger  pour  la  construction  et  la  toiture  se  sont  regroupés  autour  du  Label  France.   Ils   ont   su   déposer   des   normes   communes   afin   d’améliorer   la   lisibilité   de   leur  produits.  Ce  sont  tous  les  composants  de  fabrication  traditionnels  du  bâtiment  qui  se  sont  transformés   pour   intégrer   des   matériaux   solaires,   les   toitures   avec   des   tuiles   solaires   mais  aussi   des   murs   et   verrières   solaires.   Les   collectivités   ont   largement   participé   à   ce  développement  avec  de  nombreux  bâtiments  publics  équipés  qui  ont  permis  aux  fabricants  français  de  se  lancer  grâce  à  des  appels  d’offre.  Le  mobilier  urbain  solaire  s’est  aussi  densifié  tels  que  les  abri  bus  solaires  JC  Decaux  Photowatt.  Et  bien  sûr  au  bout  de  la  chaîne  de  l’aval,    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   69  
  • 70. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  ce  dynamisme  a  été  profitable  à  l’ensemble  des  installateurs  qui  ont  assuré  un  bon  niveau  d’emploi.      Au  final  nous  ne  pouvons  aussi  que  louer  la  stratégie  marketing  et  commerciale  à  l’export  du  gouvernement  depuis  2012.  En  effet,  pour  faire  face  à  l’aggravation  du  déficit  commercial,  le  gouvernement   a   su   mobiliser   son   réseau   mondial   de   chambres   de   commerce   et   de   missions  économiques.  Ces  entités,  grâce  à  un  ingénieux  systèmes  de  primes  à  l’objectifs,  ont  au  fur  et  à  mesure,  su  décrocher  des  marchés  à  l’export  pour  les  fabricants  français,  à  la  fois  sur  des  composants  clés,  des  cellules  PV  et  des  systèmes  BIPV  que  sur  de  l’ingénieurie.»    Tableau  synthétique       R&D   Industrie   Industrie   BIPV   Marché   Balance   amont   aval   emplois   2011   ++   +   ++   -­‐   ++   +   2020   +  +   +  +   +++   ++   ++   ++        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   70  
  • 71. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  5. Conclusion  :  Orientation  stratégique    Au  vu  de  l’étendue  de  cette  étude,  sa  conclusion  sera  à  double  foyer.  Un  point  sera  fait  sur  l’étude  regardée  dans  son  ensemble,  d’un  point  de  vue  macroscopique  et  un  autre  traitera  plus  spécifiquement  des  résultats  prospectifs  de  l’étude.      Point  sur  l’ensemble  de  l’étude  Afin  d’avoir  une  vision  très  précise  du  secteur  des  énergies  et  de  ses  filières  industrielles,  il  nous  a  paru  nécessaire  de  réaliser  un  état  de  l’art  sur  les  trois  technologies  principales  des  énergies   intermittentes  :   le   photovoltaïque,   l’éolien   et   le   solaire   à   concentration.   Il   a   été  construit  ainsi  que  l’étude  socio-­‐économique  en  nous  appuyant  sur  différents  entretiens  de  professionnels  dans  des  domaines  de  compétences  allant  de  la  technologie,  de  l’économie,  du   conseil,   de   l’industrie   et   de   la   politique.   C’est   l’ensemble   de   leurs   visions   qui   rend  pertinent  la  finalité  de  cette  étude  prospective.  Ils  ont  su  nous  guider  efficacement  sur  les  différents  aspects  de  chaque  énergie,  et  les  données  recueillies  se  sont  avérées  se  compléter  judicieusement.  A  cette  collecte  s’ajoute  l’étude  de  nombreux  rapports  gouvernementaux  et  d’instituts   internationaux   tels   que   l’AIE,   qui   nous   a   permis   d’avoir   une   vision   cohérente   et   le  recul   nécessaire   sur   lesquelles   baser   une   prospective.   Rationnaliser   l’apport   de   chaque  industrie  pour  la  France  a  été  donc  indispensable.  C’est  un  point  de  vue  qui  manque  souvent  cruellement  lors  de  la  lecture  des  actualités  sur  chaque  filière,  trop  orientées  par  les  lobbys  qui  les  animent.    Au   delà   du   photovoltaïque   que   nous   avons   choisi   pour   la   partie   prospective,   il   s’est   avéré  que   les   trois   industries   avaient   des   différences   fondamentales   dans   leurs   structures,   leurs  marchés  et  dans  la  compétitivité  de  l’industrie  française  à  leurs  égards.  Le  solaire  concentré  est   issu   et   restera   dans   l’industrie   lourde,   dans   laquelle   la   France   possède   quelques  champions  parmi  les  énergéticiens.  Mais  son  marché  étant  à  l’export,  la  création  de  filière  industrielle  ne  se  fera  que  peu  sur  le  sol  français.  Le  grand  éolien  quand  à  lui,  est  aujourd’hui  mature   et   son   développement   industriel   concerne   uniquement   l’aval   et   la   construction   de  certains   composants   clés   peu   transportables.   Les   éoliennes   flottantes   sont   aujourd’hui   un  vrai   pari   pour   la   France,   avec   quelques   projets   intéressants   et   cela   aurait   pu   constituer   un  choix  de  prospective.    Finalité    La  prospective  reste  bien  l’exercice  final  de  ce  rapport.  Le  CEA,  commanditaire  de  l’étude  a  orienté  ce  choix  de  prospective  vers  la  filière  photovoltaïque.  Des  incertitudes  et  de  futures  avancées   technologiques   la   caractérisent,   avec   un   marché   florissant.   Mais   nous   avons  prouvé   qu’un   marché   dynamique   n’est   pas   synonyme   de   développement   industriel.   La  compréhension   des   technologies,   de   l’environnement   et   de   ses   acteurs,   ont   permis  d’extraire   des   variables   clés,   briques   architecturales   des   scénarios   prospectifs.   L’utilisation  de   l’outil   MICMAC   mis   au   point   par   Michel   Godet   donne   un   coté   scientifique   à   cette  projection  dans  le  futur.  Ainsi,  les  conclusions  émises  sur  le  domaine  du  photovoltaïque  ne  peuvent   pas   être   transférées   vers   les   autres   secteurs   de   l’éolien   ou   du   solaire   à  concentration.  Trop  de  paramètres  clés  divergent  pour  pouvoir  transposer  les  conclusions  de  ce  secteur  vers  les  autres.  En  les  modélisant  et  en  variant  leur  intensité,  nous  avons  aboutit  à    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   71  
  • 72. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  deux  scénarios  de  création  de  filière  qui  reflètent  deux  évolutions  possibles  de  la  situation  actuelle.  Mais  la  construction  des  scénarios  n’est  pas  une  fin  en  soi.  Elle  doit  permettre  d’identifier  les  conclusions   et   des   enseignements   afin   d’élaborer   des   orientations   stratégiques.   C’est   un  point   de   départ   pour   une   discussion   sur   les   évolutions   souhaitables   et   les   défis   à   relever  aujourd’hui.    La  filière  française  PV  Comme  le  souligne  de  nombreux  rapports,  notamment  ceux  de  l’ADEME,  la  filière  française  peut   être   divisée   en   deux   groupes  :   une   filière   de   centrales   au   sol   et   une   filière   pour   les  particuliers.   Pour   la   filière   de   centrales   au   sol,   les   promoteurs   déploient   massivement   des  panneaux   à   bas   coût   de   fabrication   et   sans   valeur   ajoutée.   Sur   ce   segment   de   marché,  l’industrie   française   peut   difficilement   être   compétitive   et   seuls   les   installateurs  constitueront   le   principal   apport   en   termes   d’emploi   de   la   filière.   Ainsi,   comme   dans  maintenant  tous  les  autres  secteurs,  il  est  vain  de  vouloir  rivaliser  avec  la  Chine  en  termes  de  capacité   de   production   et   de   main   d’œuvre   bon   marché.   La   Chine,   dans   le   domaine   de   la  fabrication   de   cellules   photovoltaïque   restera   l’usine   du   monde.   Mais   cela   est-­‐il   si  dommageable  à  la  lecture  des  nombreux  rapports  d’enquêtes  qui  concluent  que  ces  usines  ultra   modernes   d’où   sortent   annuellement   parfois   jusqu’à   1   GW   de   cellules,   sont   quasiment  vides  de  main  d’œuvre.    La   filière   du   photovoltaïque   aux   particuliers   répond   d’une   tout   autre   logique.   Dans   ce  secteur   la   technologie   et   l’excellence   reprend   la   main.   L’intégré   au   bâti   a   dans   ses   germes  toutes   les   caractéristiques   pour   croitre   et   devenir   une   filière   industrielle.   Les   panneaux  photovoltaïques   intègreront   massivement   les   technologies   à   forte   valeur   ajoutée   afin   de  devenir   des   composants   de   construction.   Il   est   raisonnable   de   penser   qu’afin   de   favoriser  cette   filière   française   (et   de   limiter   les   importations   de   cellules)   l’Etat   français   impose   des  normes  et  des  labels  de  performance  (énergétiques,  durée  de  vie,  bilan  environnemental).  Ces   mesures   incitatives   favoriseront   autant   les   technologies   de   dernières   générations  françaises   ou   européennes,   que   des   procédés   industriels   à   forte   valeur   ajoutée   telles   que  l’intégration  au  bâti.    Comme  le  résumait  bien  Monsieur  Arnaud  Chaperon  du  groupe  Total,  «  il  faut  aller  là  où  la  France  peut  apporter  sa  valeur  ajoutée.»  Ainsi,  dans  la  constitution  d’une  filière  industrielle  française,  deux  segments  de  valeur  ajoutée  peuvent  être  tracés.    D’un   côté,   la   partie   amont   avec   une   R&D   puissante   qui   tire   l’innovation.   De   la   R&D   peut  naître  des  champions  industriels  notamment  sur  les  technologies  de  dernières  générations,  à  l’instar   de   Nexcis   sur   les   couches   minces   CIS.   On   constate   aussi   qu’il   y   a   peu  d’interdépendances   entre   les   générations,   ainsi   les   cartes   pourraient   être   redistribuées  positivement  pour  la  filière  française  à  condition  d’investir  au  bon  moment  et  suffisamment.  De  l’autre,  l’aval  avec  tout  le  secteur  de  l’intégré  au  bâti  qui  fabrique  dans  un  cadre  normatif  strict  tous  les  composants  de  bâtiment  high-­‐tech.  Cette  barrière  normative  et  technologique  peut  constituer  un  frein  à  l’entrée  efficace  pour  contrer  la  concurrence  étrangère.    Au   carrefour   entre   l’amont   et   l’aval,   la   filière   française   doit   se   coordonner   et   s’organiser  autour   de   plateforme   technologique   telle   que   l’INES   facilitant   le   transfert   de   technologies  vers  les  industriels  et  peser  à  un  niveau  mondial.          Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   72  
  • 73. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Table  des  illustrations    Figure  1  :  Types  de  cellules  PV  –  Source  Veolia .........................................................................5  Figure  2  :  Rendement  maximum  en  laboratoire  des  différentes  technologies  photovoltaïques  –  Source  NREL ............................................................................................................................7  Figure  3  :  Courbe  d’expérience  du  photovoltaïque  de  1979  à  2005  -­‐  Source  NREL ..................8  Figure  4  :  énergie  grise  incorporée  dans  les  systèmes  photovoltaïques  -­‐  NREL  2007 ...............9  Figure  5  :  Exemples  de  toiture  et  de  verrière  photovoltaïque................................................ 12  Figure  6  :  La  centrale  solaire  Thémis  à  Taragosse................................................................... 14  Figure  7  :  Les  différents  types  de  concentration  –  Source  IAE................................................ 14  Figure  8  :  effet  de  cheminée ................................................................................................... 15  Figure  9  :  Zones  favorables  au  STC ......................................................................................... 15  Figure  10  :  Comparaison  des  centrales  d’Amareleja  PV  et  Andasol  CST................................. 16  Figure  11:  ensoleillement  et  production  délectricité  -­‐  Source  solar  Euromed ...................... 17  Figure  12  :  Nacelle  d’une  éolienne  –  Source  SER.................................................................... 19  Figure  13  :  Composants  d’une  éolienne  –  Source  SER............................................................ 19  Figure  14  :  Puissance  d’une  éolienne  en  fonction  du  vent  –  Source  REpower  Systems  AG ... 20  Figure  15  :  Puissance  du  vent  en  fonction  de  l’altitude  –  Source  SER  SEE.............................. 20  Figure  16  :  Source  Insee  –  Enquête  R&D ................................................................................ 26  Figure  18:  Consommation  dénergie  primaire  en  France ....................................................... 28  Figure  17  :  Consommation  d’énergie  finale  par  secteur......................................................... 28  Figure  19  :  Répartition  des  différentes  sources  de  production  électrique  2010  –  Source  RTE29  Figure  21  :  Production  d’énergies  renouvelables  par  filières  en  Mtep................................... 30  Figure  22:  répartition  en  nombre  et  en  puissance  du  photovoltaïque  et  de  léolien ............. 30  Figure  23:  nombre  dinstallation  PV  sur  la  puissance ............................................................. 30  Figure  24:  nombre  dinstallation  déolienne  sur  la  puissance................................................. 30  Figure  20  :  Production  totale  d’énergies  renouvelables  depuis  1970 .................................... 30  Figure  25  :  Tableau  récapitulatif  des  structures  photovoltaïques,  de  leur  tarif  d’achat  par  le  CSPE,  et  de  leur  part  dans  le  parc  actuel  français................................................................... 34  Figure   26   -­‐   La   filière   Photovoltaïque   française   en   prenant   en   compte   les   emplois,   les   aides  publiques,  la  typologie  des  projets  et  les  technologies  -­‐  Source  :  Rapport  Charpin  IGF  2010 35  Figure  27  -­‐  Schéma  d’intégration  de  la  future  filière  PV20..................................................... 38  Figure  28  :  Mobilier  urbain  Suntree........................................................................................ 39  Figure   29  :   Répartition   en   puissance   installée   des   centrales   solaires   thermodynamiques   en  fonction  de  leur  taille,  pour  2020  selon  l’AIE.......................................................................... 43  Figure   30   -­‐   Répartition   par   constructeur   de   la   puissance   installée   totale   fin   2010   –   Source  SER-­‐FEE ................................................................................................................................... 48  Figure  31:  Par  installé  en  2009  par  constructeurs  -­‐  Source  SER-­‐FEE ...................................... 49  Figure  32:  Industriels  français  dans  léolien  Offshore-­‐  Source  SER......................................... 52  Figure  34  :  Solar  America  Initiative  du  Departement  Of  Energy  (DOE),  2007......................... 56  Figure  35  –  «  Japan  PV  Roadmap  towards  2030  »  [PVR  2004].  1  EUR  =  134  JPY.................... 57  Figure  36  :  Feuille  de  route  du  Strategic  Research  Agenda  européen  ,  2007......................... 57  Figure  37  :  Croissance  du  marché  PV  selon  le  rapport  Charpin .............................................. 58  Figure  38  :  Graphique  influence/  dépendances  des  variables  dans  MICMAC  –  Source  Logiciel  Liptor....................................................................................................................................... 60  Figure  39  –  Modélisation  simplifiée  des  variables  influentes  et  dépendantes....................... 61    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   73  
  • 74. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique  Figure   40  :   Rappel   de   la   chaine   de   la   valeur   présente   en   France   dans   l’industrie  photovoltaïque ....................................................................................................................... 62  Figure  41  :  Modélisation  variables  clés  +  acteurs ................................................................... 63  Figure  42  :  Timeline  du  scénario  nuageux  pour  l’industrie  PV................................................ 65  Figure  43  :  Timeline  du  scénario  ensoleillé  pour  l’industrie  PV .............................................. 68    6. Sources  utilisées   6.1. Entretiens  réalisés  Tous  les  entretiens  sont  qualitatifs,  et  semi  directifs,  d’une  durée  de  1heure  30  environ.    Nom     Qualification  Paul  Lucchese,       Programme  Nouvelles  technologies  de  l’Energie  Yvan  Faucheux   Directeur  du  programme  Energie  -­‐  Economie  circulaire   Commissariat  Général  à  lInvestissement  Patrice  Geoffron   Professeur  dEconomie  ,  Université  Paris  Dauphine  Arnaud  Chaperon   Directeur  Electricité  et  Nouvelles  Energies  de  Total    Alexis  Gazzo   Senior   Manager   chez   Ernst   &   Young   Climate   Change   and   Sustainability  Services  Dominique  Ramard   Conseiller   Régional   Bretagne   Ecologie   et   Président   du   groupe  Bretagne  Ecologie     6.2. Colloques   Date   Colloque  02/02/2011   Colloque  SER  :  Énergies  renouvelables   fantasmes  et  réalités  ?  22/03/2011   Colloque   BPCE  :   Le   financement   de   la   croissance   verte   et     responsable   6.3. Bibliographie     • Rheinisch   Westfälisches   Institut   für   Wirtschaftsforschung   (RWI)   (2009)   -­‐   Economic   impacts  from  the  promotion  of  renewable  energies:  The  German  expérience   • Frondel,  Ritter  &  Schmidt  (2008)  Germany’s  solar  cell  promotion  :  Dark  clouds  on  the   horizon  ELSEVER   • UNEP   &   EPO   (2008)   Patents   and   clean   energy:   bridging   the   gap   between   evidence   and   policy   • Martin   Pehnt,   IFEU   (Heildeberg)   (2005)   Dynamic   life   cycle   assessment   (LCA)   of   renewable  energy  technologies,  ELSEVER   • MEEDDM  /  CGDD  (2010)  Rapport  Filières  industrielles  stratégiques  de  l’économie  verte     • IEA  (2009)  Energy  policies  of  IEA  countries  :  France  2009  Review   • IEA  (2010)  Technology  Roadmap  :  solar  photovoltaic  energy   • IEA  (2009)  Technology  Roadmap  :  concentrated  solar  energy   • MEIE  /  DGCIS  (2008)  L’industrie  en  France     • CEA  (2009)  Memento  sur  l’energie,  Energy  handbook,  Edition  2009    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   74  
  • 75. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • BCG  (2010)  What’s  next  for  alternative  energy   • WWF  /  ECOFYS  /  OMA  (2011)  The  energy  report  100%  renewable  by  2050   • Mark   Z.   Jacobson   &   Mark   A.   Delucchi   (2010)   Providing   all   global   energy   with   wind,   water,  and  solar  power,  Stanford  University,  ELSEVER   • DGCIS  (2011)  Technologies  clés  2015   • SER  /  ADEME  /  CapGemini  (2010)  Windustry  France   • SER  (2010)  Etat  des  lieux  parc  français  éolien   • John   O.   Blackburn   &   Sam   Cunningham   (2010)   Solar   and   Nuclear   Costs,   The   Historic   Crossover,  NC  WARN   • Martin   A.   Green   (2005)   Silicon   Photovoltaic   Modules   :A   Brief   History   of   the   First   50   Years,  WILEY  INTERSCIENCE   • ADEME  (2010)  Feuille  de  route  Electricité  Photovoltaïque   • ADEME  (2009)  Feuille  de  route  Solaire  Thermodynamique   • ECOFYS  /  ECN  /  TNO  (2009)  Les  performances  du  photovoltaïque  intégré  au  bâtiment     • Jean-­‐Michel   CHARPIN  IGF   /   CGIET   (2010)   Mission   relative   à   la   régulation   et   au   développement  de  la  filière  photovoltaïque  en  France   • Mikolasek  Miroslav  (2009)  Current  status  and  progress  in  the  new  generation’s  silicon   based  solar  cells  POSTERUS   • Fraunhofer  ISE  (2010)  Annual  report  2010   • Meng   Tao   (2008)   Inorganic   Photovoltaic   Solar   Cells:   Silicon   and   Beyond,   The   Electrochemical  Society  Interface     • Jean-­‐François   Guillemoles   IRDEP   (2010)   The   quest   for   very   high   efficiency   in   photovoltaic  energy  conversion,  EPN   • EPTP  /CE   (2009)   Today’s   actions   for   tomorrow’s   PV   technology  :   An   Implementation   Plan  for  the  Strategic  Research  Agenda     • Cyrus   Wadia   (2009)   Materials   Availability   Expands   the   Opportunity   for   Large-­‐Scale   Photovoltaics  Deployment,  Berkeley  University     • SOLAR   PACES   /   GREEN   PEACE   /   ESTELA   (2009)   Concentrating   Solar   Power   Global   Outlook  09  Why  Renewable  Energy  is  Hot   • Claude  ACKET  (2010)  LE  SOLAIRE  THERMODYNAMIQUE       6.4. Webographie    Photovoltaïque   • Prix  du  module  :  http://www.solarbuzz.com/facts-­‐and-­‐figures/retail-­‐price-­‐ environment/module-­‐prices   • Coûts  :http://www.outilssolaires.com/pv/prin-­‐couts.htm   • Cout  du  kWh  :  http://www.greenunivers.com/2009/02/repere-­‐cout-­‐du-­‐solaire-­‐2430/     • Capacité  production  /  PDM  :  http://www.energies-­‐ renouvelable.com/nouvelle/dossier,fabricant,panneaux,solaire,photovoltaique.html   • Brevets  :  http://www.enerzine.com/1/8344+la-­‐filiere-­‐photovoltaique-­‐sous-­‐langle-­‐des-­‐ brevets+.html   • Futures  technologies  :     -­‐ http://cerig.efpg.inpg.fr/memoire/2010/impression-­‐photovoltaique.htm   -­‐ http://www.futurepundit.com/archives/002789.html   • Startups  françaises  :      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   75  
  • 76. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   -­‐ http://tecsol.blogs.com/mon_weblog/2010/03/nexcis-­‐le-­‐salut-­‐de-­‐la-­‐fili%C3%A8re-­‐ photovolta%C3%AFque-­‐fran%C3%A7aise-­‐passe-­‐par-­‐linnovation.html   -­‐ http://www.vincent-­‐industrie.com/en/activities/solar-­‐photovoltaic/90-­‐nice-­‐ technology.html   • Prospective  :  http://heloim.sinclair.over-­‐blog.com/article-­‐prospectives-­‐du-­‐marche-­‐ photovoltaique-­‐d-­‐ici-­‐2014-­‐52675391.html   • BIPV  :     -­‐ http://www.tuvdotcom.com/pi/web/whatStandards.xml?LanguageChanged=fr   -­‐ http://www.enerzine.com/1/7175+le-­‐bipv-­‐invite-­‐dhonneur-­‐du-­‐grenelle-­‐ environnement+.html   -­‐ http://www.cythelia.fr/photovoltaique-­‐integre-­‐au-­‐bati.php   -­‐ http://www.ecotemis.com/en/40/Our-­‐products-­‐and-­‐services   -­‐ http://www.enerzine.com/1/10545+des-­‐modules-­‐en-­‐verre-­‐photovoltaiques-­‐sur-­‐ mesure+.html   -­‐ http://www.enerzine.com/1/11596+questions-­‐a-­‐benoit-­‐rolland-­‐dg-­‐de-­‐ tenesol+.html  Thermodynamique   • Fonctionnement  général  :   -­‐ http://www.greenunivers.com/2009/06/solaire-­‐concentration-­‐force-­‐7955/   -­‐ http://www.terra-­‐economica.info/Le-­‐solaire-­‐a-­‐concentration-­‐revient,1438.html   -­‐ http://www.greenunivers.com/2009/09/solaire-­‐thermique-­‐csp-­‐19632/   -­‐ http://sfp.in2p3.fr/Debat/debat_energie/websfp/rivoire.htm   -­‐ http://www.energythic.com/view.php?node=184   • Industrie  :     -­‐ http://www.areva.com/FR/notreoffre-­‐725/solaire-­‐a-­‐concentration-­‐-­‐solutions-­‐en-­‐ energies-­‐renouvelables.html   -­‐ http://www.greenunivers.com/2009/06/solaire-­‐concentration-­‐force-­‐7955/   -­‐ http://www.greenunivers.com/2009/05/repere-­‐grands-­‐projets-­‐solaires-­‐ thermiques-­‐mondiaux-­‐3016/   -­‐ http://www.outilssolaires.com/pv/prin-­‐centraleE.htm   • Couts  :   -­‐ http://energie.sia-­‐conseil.com/20100930-­‐les-­‐centrales-­‐solaires-­‐thermodynamiques-­‐ ont-­‐elles-­‐un-­‐avenir-­‐dans-­‐le-­‐mix-­‐electrique-­‐mondial/   -­‐ http://sauvonsleclimat.typepad.fr/le_blog_de_lassociation_s/2010/09/solaire-­‐ photovolta%C3%AFque.html   • Futures  technologies  :  http://www.electron-­‐economy.org/article-­‐14200375-­‐6.html   • Grands  projets  :  http://www.lemonde.fr/idees/article/2010/11/01/desertec-­‐et-­‐ transgreen-­‐le-­‐temps-­‐du-­‐realisme_1433728_3232.html  Eolien   • Couts  :  http://www.eolien.be/node/57   • Industrie  :     • http://www.energies-­‐renouvelable.com/nouvelle/dossier,fabricant,eolien.html   •  http://www.usinenouvelle.com/article/ces-­‐entreprises-­‐qui-­‐y-­‐croient.N116971   • http://www.eolien-­‐poitou-­‐ charentes.com/dyn/pages/actes_colloques/caen/synthesecaen3.pdf    Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   76  
  • 77. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   • http://www.littoral-­‐normand-­‐ picard.cci.fr/fichiers/pdf/231_%3Cfont_class=orange10%3E%3Cb%3Ediversification_ industrielle_grand_eolien_rencontre_du_4_mai_2010%3Cb%3E%3Cfont%3E.pdf   • Règlementation  :  http://www.arnaudgossement.com/archive/2010/10/02/loi-­‐de-­‐ finances-­‐2011-­‐relevement-­‐de-­‐l-­‐ifer-­‐eolien.html   • Offshore  :  https://www.cms-­‐bfl.com/Appel-­‐doffres-­‐eolien-­‐offshore-­‐en-­‐France-­‐02-­‐03-­‐ 2011      Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   77  
  • 78. Les  filières  industrielles  dans  les  énergies  intermittentes  Mission  Prospective  Technologique   6.5. Matrice  MICMAC        Guillaume  Ebel                                                                              Master  MTI  2011  Yann  Gérard   78