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DNB Asset Management - Coûts énergétiques à zéro?

17 septembre 2021 - Audun Wickstrand-Iversen, gérant de fonds chez DNB Asset Management.

De nombreux rapports sur l'avenir de l'énergie, le « pic pétrolier » ou la transition écologique ont été publiés ces derniers temps. Le dénominateur commun est souvent le coût de l'énergie qui augmentera jusqu’en 2030 et que nous vivrons dans une société à « zéro émission » d’ici 2050. Et si ce raisonnement était faux ? Serait-il possible que les coûts de l'énergie diminuent au lieu d'augmenter ? Peut-on imaginer que les coûts de production de l'énergie se réduisent à zéro ?

Prenons l’exemple d’une petite centrale solaire de 10 MWp, actuellement en cours de construction dans un pays européen. A cet endroit, 1 400 heures d'ensoleillement par an permettent à la centrale de produire de d'électricité pour 3 000 foyers. En utilisant environ 40 000 modules solaires, cela correspond à 12-15 terrains de football. La durée de vie pour les modules solaires est comprise entre 20 et 25 ans, avec une réduction maximale de 20 % de productivité en fin de cycle. Dans le cas de cette centrale solaire, l’entreprise s’est engagée sur un contrat de 20 ans avec son client.

Comment ça marche?

Un parc solaire demande certes des investissements importants dans la phase initiale (construction), et il faut compter une période d’amortissement sur 15 à 20 ans. Or, les panneaux solaires n'ont pas de pièces mobiles, ce qui signifie peu d’entretien hormis le remplacement des câbles, des fusibles, l’entretien des pelouses et le nettoyage les panneaux.

Les seuls autres coûts à prendre en compte sont le remplacement des onduleurs (tous les dix ans) et le renouvellement des batteries de stockage, ainsi que des frais administratifs liés aux assurances, loyers, garanties, auditeurs et impôts. Un investissement aujourd’hui sera donc entièrement amorti entre 2035 et 2040, et aura pendant ce temps généré un rendement de 5 à 12%.

Et ensuite ? Les données empiriques montrent que la productivité du module solaire aura diminué de 10 % au lieu de 20 % et nous arrivons au cœur de notre propos. Cet investissement, pourrait-il passer d’une durée de vie de 40 ans au lieu de 20 ans ? Par ailleurs, un panneau solaire doté d'un verre incassable et d'une protection arrière de bonne qualité peut théoriquement produire de l'énergie pendant une très longue période, probablement plus de 50 ans. De plus, la source d’énergie (le soleil) est renouvelable et gratuite. Entre 2035 et la société à « zéro émission » en 2050, l’investissement de notre petite centrale solaire produira le kilowattheure (kWh) le moins cher au monde. Les seuls coûts restants sont la maintenance et les frais administratifs.

Multiplication par 4 des installations annuelles entre 2020 et 2030

Cette petite centrale solaire ne pourra pas, à elle seule, influencer le prix du marché de l’énergie. Il ne sera possible d’atteindre le « coût zéro » que si les parcs solaires s’accroissent fortement dans les années à venir. La question est de savoir si l'énergie solaire peut vraiment relever ce défi. Aujourd'hui, cette énergie représente seulement un peu plus de 2 % de l'électricité mondiale. Mais  l’électricité provenant du vent et du soleil pourrait passer de 8 % en 2019 à 30 % en 2030, dont plus de la moitié sera produite par l'énergie solaire. Par ailleurs, des innovations dans l'installation de centrales solaires sont à prévoir d'ici 2030. Selon le rapport de l'Agence Internationale de l’Energie (Net Zero by 2050), les acteurs mondiaux du secteur devraient installer 630 GWh par an d'ici 2030. Cela équivaut à une multiplication par quatre du nombre d’installation annuelle par rapport à 2020.

En 2030, l'énergie solaire pourrait représenter près de 20 % de la production mondiale et en 2050, 90 % pourraient provenir d’énergies renouvelables, selon l'AIE. Dans la plupart des pays, il est désormais moins coûteux de produire un nouveau kilowattheure en installant des panneaux solaires, et ce coût continue de diminuer. Le ministère américain de l'énergie a annoncé fin mars qu'il s'attendait à ce que le prix du kWh passe de 4,6 cents à 3 cents en 2025, puis à 2 cents en 2030 grâce aux parcs solaires.

L'énergie solaire comme innovation de rupture

L'industrie solaire a prouvé deux choses au cours de la dernière décennie. La production à grande échelle permet de réduire les coûts, ce qui signifie que les centrales solaires deviennent moins chères chaque année alors que la ressource (le soleil) reste gratuite. Reprenons notre exemple de la petite centrale solaire. Au cours de sa durée de vie allant de 30 à 50 ans, l'énergie solaire deviendra un leader en termes de prix dans les grandes régions et cela devrait se produire après 2030.

Dans le même temps, il y a deux challenges à prendre en compte. (1) la capacité du réseau électrique à transporter et à stocker l'énergie solaire et (2) avons-nous assez d'espace pour toutes les centrales solaires ? Ce mode de production de l'énergie solaire nécessite un système de stockage  (batteries, hydrogène) et des investissements élevés dans les infrastructures. De grands projets de création d'infrastructure démarrent ces jours-ci aux États-Unis et en Europe, tandis que les investissements de capitaux privés dans la production de batteries se multiplient. En ce qui concerne les espaces pour accueillir les centrales solaires, le National Renewable Energy Laboratory (NREL) a calculé que la totalité de la production électrique américaine pourrait être remplacée par des panneaux solaires couvrant la totalité du désert de Mojave (35 000 kilomètres carrés). Le centre national a également confirmé qu’avec une amélioration de la technologie utilisée dans les panneaux solaires et l'augmentation du nombre de toits qui en sont équipés, une proportion réduite à une petite partie du Nevada, du Texas ou de l'Utah (16 000 kilomètres carrés) pourrait suffire aux besoins des Etats-Unis en électricité. Quoi qu'il en soit, l'aménagement de l’espace est aussi une question de créativité et de nouvelles manières de penser. Peut-on aussi utiliser l'océan pour produire de l'énergie solaire ? Ou installer des panneaux le long des lignes à haute tension, ou dans les rues ? L'argument le plus important en faveur de l'énergie solaire ne se trouve pas dans son bilan financier ou compte de résultat, mais plutôt dans sa "facture énergétique". En une heure, le soleil fournit la terre avec plus d'énergie que ce que nous pouvons utiliser en un an. Si nous parvenons à capter des fragments de cette énergie, il n'y aura pas de crise énergétique. Le délai de récupération énergétique (Energy Payback Time - EPBT) calcule le temps qu'il faut à un système thermodynamique pour produire plus d'énergie que celle qui a été utilisée pour le créer. Dans le cas de l'énergie solaire, ce temps varie entre 6 et 36 mois, en fonction du nombre d'heures d'ensoleillement et de la température. Lorsqu’on additionne la durée de vie de 40 ans d’une petite centrale solaire et un EPBT de 36 mois, on obtient 37 ans d'énergie "gratuite" pour la planète et des coûts énergétiques qui tombent à zéro. On en vient à la conclusion que la petite centrale solaire de 10 MWp construite aujourd'hui fera partie d'un écosystème où les coûts de revient deviendront de plus en plus abordables. On peut aussi dire que d'ici 2030, la part de l'énergie solaire constituera un facteur déterminant dans la tarification de l'électricité. Cette année, environ 140 GW d'énergie solaire commenceront leur construction, dont notre exemple qui sera achevé en 2030.

Aux alentours de 2040, toutes les centrales solaires construites au cours de notre décennie seront achevées et amorties. On peut déjà voir partout dans le monde les contours d'une panoplie de parcs solaires. Peut-être que l'Espagne est un indicateur de ce qui est à venir ? Une combinaison de nouvelles et d'anciennes centrales solaires permettra de réduire continuellement le prix de l'électricité jusqu'en 2025. La question qui se pose alors est la suivante : « Qu’est ce qui peut rivaliser avec un système de production d’énergie tel que le solaire, entièrement amortie avec une source d’énergie gratuite (le soleil) ? » Si la réponse est « rien », alors notez en effet que les coûts énergétiques pourront bien être à zéro d'ici 2050.