Review - Énergie solaire - ABB - ABB Group
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W
ABB 2 | 15
review
fr
ABB, à l’avant-garde du photovoltaïque 6
Équilibrer le réseau électrique 20
Automatiser les installations solaires 38 La revue
Pomper au fil du soleil 50 technologique
du groupe ABB
Énergie solaire
Encore au stade expérimental il y a quelques années, l’énergie
solaire a accompli des progrès spectaculaires qui lui permettent
d’être aujourd’hui concurrentielle, sans avoir besoin de sub
ventions, sur un nombre croissant de marchés. Les panneaux
photovoltaïques s’invitent dans nos villes et nos campagnes,
comme à Totana, près de Murcie, en Espagne (photo de
couverture). Ce champ solaire équipé par ABB produit
2,2 gigawattheures par an.
Autre symbole de cette envolée : à l’heure où nous mettons sous
presse, le premier avion solaire, Solar Impulse 2, poursuit son
tour du monde. Suivez l’aventure en p. 16 !
2 ABB review 2|15
Sommaire
Défis 6 Photovoltaïque : une avancée radieuse
ABB, sous le soleil exactement
10 Une place au soleil
Enjeux et perspectives de l’énergie solaire
16 Voler de ses propres ailes
La tentative de tour du monde de Solar Impulse 2
Technologies
20 Lignes d’équilibre
Contrôle-commande ABB optimisé pour stabiliser la
production des microréseaux hybrides et solaires
27 Le plein de soleil
Une batterie de solutions de stockage ABB
33 Solutions de premier plan
Évolution technologique et conceptuelle des onduleurs
solaires
38 Pointer la performance sur toute la durée de vie
Automatisation, exploitation et maintenance des installations
photovoltaïques : l’offre globale ABB
43 Collectif énergétique
Faciliter l’intégration des énergies renouvelables
50 Pomper l’eau au fil du soleil
Variateur ABB pour le pompage solaire
53 Transformer la mise
Réduire les pertes dues aux transformateurs
pour gagner plus
58 Génération PV
Catalogue de composants basse tension ABB pour la
prochaine génération de centrales solaires de 1500 VCC
60 Autoproduction
Le photovoltaïque, au faîte de la technologie Active Site
d’ABB
Tendances
64 Portes ouvertes
À chaque conditionneur actif de tension PCS100 AVC,
ses applications
et solutions 68 Sûrs, performants, écologiques
Transformateurs secs pour lignes de distribution
jusqu’à 72,5 kV
Sommaire 3
Édito
ABB et rayonnement solaire
Chers lecteurs,
En septembre 2014, ABB a présenté sa taïque. Les articles de synthèse sur les contri-
stratégie de croissance pour la période butions d’ABB, notamment au progrès du
2015-2020, qui met résolument le cap sur « couplage réseau », sont émaillés d’applica-
les technologies « propres » et durables. tions originales, comme l’irrigation par
pompage solaire. Et parmi ces réalisations,
Il y a bien des façons d’aborder cette il en est une des plus emblématiques : l’avion
thématique : le choix des matériaux, l’effica solaire expérimental Solar Impulse 2 qui,
cité énergétique et la sécurité sont autant à l’heure où nous mettons sous presse,
d’axes de réflexion et de progrès. Si la poursuit sa tentative de tour du monde
recherche-développement d’ABB travaille entièrement à l’énergie solaire. Là encore,
sur tous ces aspects, c’est sur l’une des ABB est de l’aventure.
Claes Rytoft facettes les plus lumineuses du développe-
ment durable que notre revue s’est penchée : Que de chemin parcouru depuis les débuts
l’énergie photovoltaïque. expérimentaux du photovoltaïque, il y a
quelques années à peine . . . Puisse ce
Le photovoltaïque se taille une part croissante numéro d’ABB review éclairer et nourrir votre
du bouquet énergétique global. Modulable réflexion sur cette fabuleuse ressource et
et non polluant, il est d’ores et déjà capable, les moyens de la maîtriser, de la raccorder
en tirant parti de conditions favorables, de et de l’intégrer à d’autres formes de produc-
concurrencer les sources d’énergie tradition- tion d’énergie.
nelles. À défaut de fabriquer des panneaux
photovoltaïques, ABB couvre tous les autres C’est aussi l’occasion de vous rappeler
niveaux de la chaîne de valeur avec son qu’ABB review, outre son édition papier,
offre complète (onduleurs, transformateurs, paraît également en version numérique,
protections et automatismes de conduite), consultable en PDF ou sur votre tablette
unique sur le marché. Une position de via une application dédiée.
premier plan, consolidée par l’acquisition Vous en saurez plus sur www.abb.com/abbreview.
du spécialiste des onduleurs, Power-One,
en 2013. Bonne lecture,
Témoin de cette évolution, vous trouverez
dans nos colonnes un entretien avec Michael
Liebreich, président fondateur de Bloomberg
New Energy Finance et grand expert du
photovoltaïque, qui nous livre sa vision Claes Rytoft
des perspectives et enjeux de la filière. Directeur des technologies
D’autres articles passent en revue quelques- Directeur général adjoint
uns des nombreux produits et technologies du groupe ABB
ABB qui sous-tendent la chaîne photovol-
4 ABB review 2|15
Édito 5
Photovoltaïque :
une avancée
radieuse
ABB, sous le soleil exactement
ALEX LEVRAN – Depuis dix ans, l’industrie photovoltaïque affiche une crois-
sance soutenue à deux chiffres : par rapport à 2008, le parc installé mondial a
plus que décuplé pour dépasser 170 gigawatts (GW) fin 2014 ; la même année,
les investissements annuels ont totalisé plus de 83 milliards de dollars. Et le
mouvement n’est pas près de s’arrêter : selon ABB, la capacité mondiale de
production franchira 400 GW dans les trois prochaines années.
Photo
Un technicien ABB arpente le champ photovoltaïque
d’Apex Nevada Solar, au nord de Las Vegas
(États-Unis).
6 ABB review 2|15
Photovoltaïque : une avancée radieuse 7
1 Croissance du solaire photovoltaïque : les leviers pour atteindre le zénith
450 GW
Aujourd’hui
– Hausse de la
Capacité installée mondiale
demande
Croissance
plus que énergétique
Hier
doublée des pays émergents
– Aides publiques
– Équilibrage du mix
– Objectifs d’intégration des EnR
énergétique
– Enjeux écologiques
– Réservation des
combustibles
180 GW
Taux actuariel fossiles à l’export
2014–2018 : – Indépendance
Croissance 25 % par an
plus que énergétique
décuplée – Accès à l’électricité
– Parité réseau
15 GW – Viabilité économique
2008 2014 2018
Sources : A
gence internationale de l’énergie, Bloomberg New Energy Finance, European Photovoltaic
Industry Association
années une progression vertigineuse. d’onduleurs PV. L’équipementier a par
Les industriels du secteur envisagent à ailleurs installé 66 centrales solaires dans
brève échéance une explosion du mar- 14 pays, pour une production supérieure
D
ché dans les pays émergents du Moyen- à 1,2 GW. Plus de 350 MW d’électricité
ans les premiers temps, l’essor Orient, de l’Afrique et de l’Amérique du solaire répartis sur 55 sites sont sous
du solaire photovoltaïque (PV) Sud. Le photovol-
a beaucoup tenu aux incita- taïque a investi
tions fiscales et tarifaires des aussi bien le rési- Ces cinq dernières années,
pouvoirs publics, surtout en Europe. Le dentiel et le ter-
Vieux Continent s’est en effet engagé sur tiaire (installations le coût des installations
des objectifs de hausse de la part des
énergies renouvelables (EnR) dans le mix
en toiture) que la
production indus-
p hotovoltaïques a chuté
énergétique global pour réduire les émis- trielle (centrales au de plus de 70 %.
sions de CO2, grâce à la construction de sol).
centrales « propres » se substituant aux
filières de production classiques ➔ 1. Même si la dégringolade des prix du contrats d’exploitation et de mainte-
matériel PV a récemment entamé la ren- nance ABB. En outre, avec l’acquisition
Explosion du marché tabilité du secteur, les perspectives de de l’Australien Powercorp, spécialiste
Le marché étant parvenu à maturité, la croissance sont au beau fixe dans le des automatismes destinés aux énergies
croissance continue du solaire PV sera monde entier. renouvelables, le Groupe se dote d’une
de plus en plus dopée par des gains technologie de pointe facilitant l’intégra-
de compétitivité et non par les aides L’engagement d’ABB dans ce domaine tion des EnR dans les microréseaux
publiques. Ces cinq dernières années, le s’inscrit dans le droit fil de la devise du électriques.
coût des systèmes PV a chuté de plus Groupe et de son PDG, Ulrich Spiess
de 70 %. Nombreuses sont les régions hofer : « Ensemble, nous devons faire ABB est le seul à proposer la gamme
du monde où le coût complet de pro tourner la planète sans épuiser ses res complète de composants électriques
duction du kilowattheure solaire a rejoint sources ». de raccordement des panneaux PV au
le prix de marché de l’électricité pour réseau. Son vaste choix de systèmes,
atteindre le seuil de compétitivité ou Une offre complète solutions et services couvre les trois seg-
« parité réseau 1 ». Grâce à l’acquisition en 2013 de Power- ments de marché : résidentiel, tertiaire et
One, numéro deux mondial des ondu- industrie.
Si l’Europe a amorcé le mouvement avec leurs solaires, ABB peut aujourd’hui
la mise en place de tarifs d’achat préfé- revendiquer une capacité installée dépas- Pour les deux premiers, ABB a élaboré
rentiels et de soutiens publics à cette sant 18,5 GW, fournie par plus de 1,5 million un catalogue fourni de produits basse
filière naissante, elle est aujourd’hui tension (BT) : coffrets de regroupement,
relayée par les États-Unis, la Chine, le interrupteurs et disjoncteurs en courant
Note
Japon, l’Inde et l’Australie dont la pro- 1 Coût du kWh photovoltaïque = coût du kWh alternatif (CA) et courant continu (CC),
duction PV a enregistré ces dernières du réseau de distribution local contacteurs, interrupteurs-sectionneurs
8 ABB review 2|15
2 Panorama de l’offre solaire photovoltaïque ABB
ABB est le seul
Téléconduite et télésurveillance
Raccordement et intégration au réseau
industriel à pro
poser une offre
Réseau mondial de vente et de
service Automatisation
de la distribution
complète de
Recharge Domotique Stockage
c omposants
véhicule
électrique
Immotique d’énergie
sur batteries é lectriques de
raccordement
des p anneaux PV
Pompe solaire
Microréseaux
hybrides
Résidentiel Tertiaire Industrie au réseau.
Microréseaux Solutions raccordées
et solutions autonomes au réseau
à fusibles, capteurs de courant, para- ainsi ses clients à maximiser le retour sur
foudres et arrêts d’urgence, compteurs investissement en améliorant les capaci-
d’énergie, onduleurs monophasés et tés, les rendements et la fiabilité.
triphasés, systèmes de surveillance. Ses
plates-formes de stockage visent l’auto- ABB est également bien placé pour
suffisance et l’autonomie énergétiques répondre aux enjeux de l’intégration
des applications domestiques. croissante du solaire dans les réseaux
d’énergie. Dans le monde entier, le foi-
Pour le photovoltaïque à grande échelle, sonnement des parcs de production PV
l’offre ABB se compose d’onduleurs décentralisés complique la tâche des
solaires, de transformateurs moyenne ten énergéticiens pour maintenir la stabilité
sion (MT) et haute tension (HT), d’appa du réseau. La filière industrielle est conti-
reillages MT et HT avec réenclencheurs nuellement invitée à améliorer autant la
et disjoncteurs à vide MT, et de postes. qualité du raccordement au réseau que
À cela s’ajoutent des systèmes de trans- la stabilité du stockage d’énergie, qu’il
port longue distance en courant continu soit centralisé ou diffus.
haute tension (CCHT) et des dispositifs
FACTS (Flexible AC Transmission Sys ABB fournit des solutions et des ser-
tems) pour maîtriser les transits de puis- vices ➔ 2 aux quatre coins du monde
sance active et réactive sur les grands pour faire du solaire PV un marché floris-
réseaux. ABB propose toute une gamme sant et prospère.
de solutions de stockage d’énergie sur
batteries de 25 kW à 70 MW et de régu-
lateurs actifs de tension pour applica-
tions MT et HT, que complètent des
outils de conception, de simulation, de
développement système et d’équipe-
ment électrique de centrale.
Au chapitre de la surveillance globale,
ABB dispose de solutions d’automatisa-
tion des réseaux de distribution, de pré-
vision et de planification de la demande
et de la charge. Le Groupe intervient à
chaque étape du cycle de vie d’une ins- Alex Levran
tallation solaire avec des contrats de ser- Solar Industry Segment Initiative
vice sur mesure englobant la totalité des Camarillo (Californie, États-Unis)
équipements et des solutions. ABB aide alex.levran@us.abb.com
Photovoltaïque : une avancée radieuse 9
Une place
au soleil
Enjeux et perspectives ABB review s’entretient de l’avenir de l’énergie solaire avec
Michael Liebreich, fondateur et président du conseil consultatif
de l’énergie solaire de Bloomberg New Energy Finance.
1 0 ABB review 2|15Rien n’arrête le progrès. Le kilowattheure camions qui le transportent, etc. Tout
(kWh) solaire coûte entre 6 et 8 centimes compte fait, le charbon est hors de prix.
de dollar (c$) pour les bons projets, avant Le paradoxe est qu’un tiers des besoins
toute subvention. Le moins cher que l’on ait énergétiques de la planète est satisfait
vu est 5,84 c$/kWh pour un projet annon- par une ressource vouée à disparaître.
cé cette année à Dubaï. De 50 c$/kWh, Dans les pays développés, les fermetures
l’électricité d’origine solaire est passée à de centrales à charbon s’accélèrent, et
30, puis à 20 et 10 c$/kWh ; aujourd’hui, dans les régions en développement leur
elle continue de baisser. rythme de construction ralentit. D’ici à
2030, je pense que nous assisterons à un
À titre de comparaison, quels sont les coûts net recul des capacités de production au
des sources d’énergie non renouvelables ? charbon plutôt qu’à leur augmentation.
Prenons, par exemple, les États-Unis où Jusqu’où ira la baisse du coût du kWh
le prix de l’électricité issue du gaz naturel solaire et quelles en sont les consé-
est faible, autour de 6 c$/kWh. L’électricité quences ?
solaire non subventionnée à 8 c$/kWh
n’est donc pas vraiment compétitive. Mais À mesure que la filière se développe, les
en tenant compte du crédit d’impôt à 6 à 8 c$/kWh d’aujourd’hui pourraient
l’investissement, ce coût peut être ramené descendre à 4 c$/kWh entre 2030 et
à 5 c$/kWh. De plus, le photovoltaïque 2040, voire avant, jusqu’à un coût de pro-
duction exponentiel proche de zéro.
Les principales Il faut ensuite acheminer cette électricité
bon marché et propre jusqu’au consom-
technologies d’éner mateur, au moment précis où il en a besoin.
ABB review : L’idée de transformer la
lumière du soleil en électricité remonte à
gie propre a ffichent Au niveau système, les bouleversements
concerneront l’architecture nécessaire
Henri Becquerel (1852–1908), mais c’est des courbes d’expé- pour intégrer l’éolien et le solaire, notam-
seulement depuis une dizaine d’années ment en termes de gestion de la demande,
que l’énergie solaire photovoltaïque (PV) rience pentues qui d’interconnexion et de stockage. Nous
occupe une place significative et crois-
sante dans le paysage énergétique mon-
traduisent leur crois- assistons à l’émergence d’un système
électrique d’un type totalement nouveau,
dial. N’en sommes-nous qu’au début ? sance exponentielle. bâti autour de la flexibilité. Et c’est là le
Quel est le moteur de ce développement ? domaine d’excellence d’ABB.
Michael Liebreich : J’ai créé New Energy est le candidat idéal pour répondre aux Y a-t-il une limite maximale d’énergie
Finance il y a 11 ans en étant convaincu pics de consommation dus à la climatisa- solaire commercialement exploitable ?
que nous étions à l’aube d’une révolution tion. Il reste, bien évidemment, à satisfaire
des énergies « propres ». Et cela, parce la demande nocturne ou lorsque la météo Il est prématuré de parler de « limite » alors
que j’ai notamment une foi quasi mys- est mauvaise, ou encore pendant l’hiver. que le taux de pénétration du solaire reste
tique dans les courbes d’expérience. Les infime : moins de 1 % de l’électricité pro-
principales technologies d’énergie propre Au-delà du solaire, je tiens également à duite dans le monde, qui elle-même ne
(éolien, solaire et batteries de véhicules souligner que les coûts non subvention- représente qu’une part mineure de la
électriques) affichent toutes des courbes nés de l’éolien aux États-Unis ont chuté à consommation énergétique globale ! Il y a
d’expérience pentues alors que les éner- 4 c$/kWh, soit moins que l’électricité pro- aussi le secteur des transports et celui de
gies traditionnelles sont contraintes par duite à partir du gaz. la production de chaleur dans le résiden-
des ressources limitées et des problèmes tiel, le tertiaire ou l’industrie. Si l’énergie
d’environnement. Un coup dur pour le charbon ? Une cen- électrique investit progressivement ces
trale à charbon totalement amortie et qui domaines, il reste qu’elle entre pour
Le très faible coût des automatismes et rejette dans la nature tous ses polluants moins d’un tiers dans la consommation
du logiciel est un autre levier de change- permet certes de produire une électricité totale d’énergie. Loin de la saturation, le
ment important. Il y a 15 ou 20 ans, gérer à 3 ou 4 c$/kWh. Mais dès que la régle- système a encore de la marge.
une ferme solaire – ou pire encore, des mentation se durcit, ne serait-ce que pour
panneaux PV en toiture – aurait coûté une filtrer le SOx et le NOx, vous passez à À mesure que la part des énergies renou-
fortune. Il fallait développer ses propres 5–8 c$/kWh, avant même de prendre en velables variables croît, mon hypothèse
logiciels de communication et louer des compte les coûts des effets sur le climat, est que nos brillants ingénieurs sauront
lignes téléphoniques spécialisées, alors des maladies respiratoires liées aux pous- repousser toujours plus loin les limites. Si
qu’aujourd’hui tout se fait par Internet et sières et particules de charbon, du mer- nous poursuivons nos investissements
pour trois fois rien ! cure, de la dégradation des routes par les dans le stockage d’énergie, l’intercon
Une place au soleil 1 1La transition éner- 1 Courbe d’expérience des batteries lithium-ion des véhicules électriques (VE),
comparée à celle des modules photovoltaïques (PV)
gétique ne peut 100
1976
plus se nourrir
m = 24,3 %
Module PV m = 21,6 %
Évolution des prix ($/W, $/Wh)
au Si cristallin
d’idéalisme écolo- 10 1998
2004
2008
gique ni de sub- 1988
2010
ventions publiques. 1
2014
2014
Batterie VE
Li-ion
0,1
1 10 100 1000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000
Production cumulée (MW, MWh)
Source : Bloomberg New Energy Finance, Paul Maycock, Battery University, MIIT
nexion des systèmes et la maîtrise de la La transition énergétique ne peut plus se phase de démarrage, mais doivent
demande, nous pouvons continuer d’ajou- nourrir d’idéalisme écologique ni de sub- ensuite être réduites ?
ter des capacités. On attend beaucoup, ventions publiques. Elle doit être motivée
par exemple, du stockage, puisqu’à l’évi- par la recherche de meilleures perfor- Tout à fait. Lorsque le solaire compte pour
dence le soleil ne brille pas la nuit et qu’il mances des systèmes en termes de coût, moins de 1 % du marché de l’électricité et
faut des batteries pour prendre le relais. de pollution et de résilience, et les moyens que, je le déplore, vous répartissez le
Celles-ci suivront la même courbe d’expé- pour y parvenir doivent être plus nuancés. surcoût entre les autres acteurs, la
rience que le solaire PV ➔ 1, même si Pour accroître la consommation électro- mesure est presque indolore et négli-
pour l’instant elles restent chères. C’est solaire, il faut séduire les consommateurs geable. Mais quand il progresse pour
une bonne nouvelle pour le solaire, non ? et les industriels par le portefeuille ➔ 2. atteindre 3, 5, voire 12 % du marché, un
objectif facile dans les pays ensoleillés,
Tout d’abord, la consommation d’électri- Regardez, par exemple, les tarifs de vous ne pouvez plus vous permettre un
cité est bien plus élevée le jour que la nuit. rachat préférentiels allemands : le mes- tel gaspillage.
Elle peut être largement couverte par le sage envoyé était très clair et très efficace
solaire, ce qui justifie, pour la plupart des pour faire progresser le solaire. Or le pro- Quant aux industriels, même si vous évo-
marchés, la construction d’installations PV blème est que ces tarifs supprimaient le luez dans un secteur hypersubventionné,
pendant encore de nombreuses années signal-prix du marché de l’électricité qui, il vaut toujours mieux être un fournisseur
sans avoir à se préoccuper des besoins du coup, n’était plus un aiguillon de la bon marché : c’est la seule façon de tenir
nocturnes. Ensuite, avant de devoir ajou- concurrence pour les développeurs et les le cap et de ne pas être à la merci des
ter des capacités de stockage, il est pos- fournisseurs de technologie. Dans ce aléas de la politique.
sible de décaler dans le temps cette genre de situation, ce sont le militantisme
consommation par des stratégies de ges- « écolo » et l’effet d’aubaine qui l’em- Si le rôle des pouvoirs publics n’est pas
tion optimale de la demande, voire des portent, au détriment de la concurrence de subventionner, alors quel est-il ?
moyens de stockage thermique. Imagi- par les prix : une politique contre-produc-
nez, par exemple, que vous faites tourner tive, qui finit par coûter très cher et doit Leur priorité est de garantir la sécurité
vos congélateurs et réfrigérateurs à fond être remise à plat. Quand l’Espagne a fait énergétique, c’est-à-dire de veiller à ce
en journée, quand le soleil brille, et au machine arrière, le marché s’est arrêté que le système ne s’écroule pas pour des
ralenti la nuit. net. Même l’Allemagne s’est tournée vers raisons techniques ou géopolitiques.
les enchères inversées depuis que le pays Ensuite, les pouvoirs publics doivent au
Pour ABB, il existe un énorme gisement a compris que des coûts énergétiques besoin accompagner le secteur, sans
de réduction des coûts lorsque l’on consi- élevés entravaient sa compétitivité. Tous plus ; ne jamais tenter de forcer les opéra-
dère l’ensemble de la chaîne électrique les Allemands restent très attachés à la teurs en place à mener la transition vers
comme un système plutôt que comme transition énergétique, mais les tarifs pré- les énergies propres (mais les laisser faire,
un assemblage de produits distincts. Le férentiels du début seront remplacés par s’ils le désirent). Ils doivent ouvrir le mar-
Groupe occupe une position sans équiva- un mécanisme économiquement plus effi- ché aux nouveaux entrants et aux nou-
lent de fournisseur de toute la chaîne cace. Le Royaume-Uni, pour sa part, met veaux modèles économiques. Revenons
de valeur. en place un système d’enchères inver- à l’Allemagne où le solaire a enregistré la
sées CFD (Contract for Difference) qui tire progression la plus rapide : les grands
Quels sont les principaux enjeux et boule- déjà les prix vers le bas. énergéticiens possèdent 80 ou 90 % des
versements, tant technologiques que centrales nucléaires et thermiques à
politiques, que la filière solaire connaîtra Est-ce à dire que les subventions et aides flamme (gaz et charbon), mais seulement
au cours des dix prochaines années ? publiques sont une bonne chose en 5 à 10 % des renouvelables. Pourquoi ?
1 2 ABB review 2|152 Investissement en énergie solaire
Plus écologique et
80
moins cher que le
60
kérosène, le solaire
permet aussi bien
$ (milliard)
40
20
de recharger son
0
mobile que de
2011
Financement
2012
Marchés
2013 2014
Capital-risque &
s’éclairer.
d’actifs publics fonds propres
Sources: Bloomberg New Energy Finance Note
Source : Bloomberg New Energy Finance
Parce qu’ils n’étaient pas incités à investir des combustibles fossiles en payant avec taires qui aspirent à l’autarcie. Mais le
sur ce marché. des devises étrangères chères ➔ 3. commun des mortels voudra rester branché
au réseau, et ce pour plusieurs raisons.
Même chose en Californie où les produc- Quelles sont les autres grands obstacles
teurs traditionnels d’électricité réagissent au développement de l’énergie solaire ? Tout d’abord, les panneaux solaires ins-
et essayent de rattraper leur retard uni- tallés sur mon toit ne me permettent pas
quement sous la menace concurrentielle L’électricité subventionnée en est un. En de mettre en route le lave-vaisselle en
de nouveaux acteurs. Il incombe donc aux Inde, par exemple, les tarifs sont mainte- même temps que la bouilloire. Le raccor-
pouvoirs publics de faciliter l’accès des nus à des niveaux artificiellement bas de dement au réseau électrique couvre ces
nouveaux entrants. Si vous créez un mar- 3, 4 ou 5 c$/kWh. À ce prix, il est impos- pics de consommation, tout comme les
ché de capacité, par exemple, vous devez sible de récupérer les coûts d’investisse- jours sans soleil, à un coût moindre que si
vous assurer que vous ne fermez pas la ment. Autre frein, la réglementation qui je devais investir dans d’énormes moyens
porte à de nouveaux acteurs ou de nou- protège les fournisseurs d’énergie en de stockage.
velles solutions, ce qui est très difficile. place et leurs modèles économiques.
Enfin, les limites physiques du réseau Ensuite, si j’ai correctement dimensionné
Les principaux enjeux de la filière solaire électrique : allons-nous produire trop mon installation en fonction de mes pics
sont-ils largement universels ou y a-t-il d’électricité lorsque le soleil brille et pas de consommation à certaines périodes
des différences marquantes entre les assez dans l’obscurité ? de l’année, ma production sera très excé-
pays et les continents ? dentaire le reste du temps. Pourquoi ne
Où voyez-vous l’avenir du solaire PV ? pas vendre le surplus ? Pour cela, il faut
On observe un déplacement du solaire, dans les petites installations en toiture ou que je sois raccordé. De même, si mon
de ses grands marchés « historiques » les grandes centrales au sol ? installation tombe en panne, le réseau
que sont l’Allemagne, le Japon et les peut prendre la relève.
États-Unis, vers le Chili, l’Afrique du Sud, Les deux. Je ne pense pas qu’il faille pri-
la Thaïlande et l’Afrique du Nord. Il prend vilégier l’une ou l’autre. Nous finirons par Enfin, si vous êtes en autarcie complète,
véritablement son essor aux quatre coins avoir un très grand nombre d’installations votre système doit être totalement auto-
de la planète. Alors que son coût baisse, en toiture à parité réseau. Cela suffira-t-il géré, ce qui n’est pas facile. Je préfère
il progresse dans de nombreuses régions, pour couvrir toute notre consommation être aidé par mon fournisseur d’électrici-
surtout dans les pays en développement électrique ? Non, car la surface des toi- té, qu’il me dise quand je dois nettoyer
où l’électricité est traditionnellement tures solaires est trop petite pour combler mes panneaux PV ou entretenir ma pile à
chère et le réseau électrique peu fiable. tous les besoins. Il y aura toujours un combustible, etc. Par conséquent, même
En un rien de temps, le solaire y est deve- marché de gros pour l’électricité. si votre système est bien conçu, votre
nu très attrayant et compétitif. C’est ici société d’électricité peut vous apporter
que s’inscrit le débat sur l’accès à l’élec- La production en toiture ne cessant de de nombreux services, comme la mainte-
tricité. Il est facile d’installer des panneaux croître, les consommateurs seraient ten- nance des équipements et la sécurité
PV là où le courant électrique ne passe tés de devenir autonomes et de s’affran- d’approvisionnement. Elle vous facturera
pas. Meilleur et moins cher que le kéro- chir du réseau électrique. Les énergéti- ces services, pas la fourniture d’électricité.
sène, le solaire permet aussi bien de ciens ont-ils du souci à se faire ?
recharger son téléphone mobile que de Par conséquent, nous assisterons plutôt à
s’éclairer. C’est un accélérateur du déve- Je n’y crois pas beaucoup. On peut l’envi- une baisse de la quantité d’électricité
loppement rural, surtout dans des pays sager dans des cas très rares comme au achetée au réseau pour des raisons d’effi-
qui ont toujours été obligés d’importer fin fond de l’Australie ou chez des liber- cacité énergétique et d’autoproduction
Une place au soleil 1 33 Nouvelles capacités PV par an : données historiques et prévisionnelles
69,7
70 70 67,9
Autres pays Autres pays
61,0 61,3 61,4
Inde Inde
60 60
Chine 55,5 Chine
50 États-Unis 50 États-Unis
45,0 45,0
Japon Japon
40,3 40,3
40 Europe de l’Est 40 Europe de l’Est
GW
GW
Europe 30,7 Europe 30,7
30 28,4 30 28,4
de l’Ouest de l’Ouest
20 18,2 20 18,2
10 6,6 7,7 10 6,6 7,7
0 0
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017
3a Estimations basses 3b Estimations hautes
Source : Bloomberg New Energy Finance
Nota : des estimations basses et hautes ont été faites pour chaque pays. Comme il est peu probable que la totalité des pays connaisse les unes ou les autres,
les estimations globales sont établies comme suit :
1) Estimations basses = somme des estimations basses des pays + 25 % de la somme des estimations hautes – estimations basses ;
2) Estimations hautes = somme des estimations basses des pays + 75 % de la somme des estimations hautes – estimations basses.
des consommateurs. Les distributeurs et de l’éolien. Et au fond de la mer, il faut start-up peut parfaitement développer un
changeront de modèle économique, ven- couler des tonnes de béton et d’acier pour composant mais il lui sera très difficile de
dant des services plutôt que de l’électricité. un rendement énergétique relativement proposer tout à la fois des compétences,
S’ils ne le font pas, alors oui, les consom- médiocre. des garanties et des services à l’échelle
mateurs se débrancheront du réseau. d’une ville, d’un ou de plusieurs réseaux.
Quels sont les points forts d’ABB pour
Quittons momentanément le solaire pour accompagner la filière solaire et la faire Tertio, la réputation de l’entreprise. Un des
parler d’autres énergies renouvelables progresser ? enjeux est que le non-spécialiste – l’homme
comme l’éolien, l’hydraulique, la biomasse, d’affaires qui lit le Financial Times ou le
la géothermie ou encore des technologies Primo, ABB est un champion de la techno- ministre de l’Énergie d’un pays de taille
plus expérimentales comme l’énergie logie avec des composants de pointe moyenne – n’est généralement pas au fait
marémotrice ou houlomotrice. Les voyez- comme les onduleurs solaires, l’appareil- de la technologie ni de ses coûts. ABB a un
vous comme des sources d’énergie lage basse tension, le courant continu en rôle de tout premier plan à jouer auprès des
concurrentielles ou complémentaires ? politiques et des décideurs pour les
convaincre que les énergies propres ne
Elles sont pleinement complémentaires. Les distributeurs sont plus un pari technologique à haut
La valeur de l’électricité est liée à sa dis- risque mais qu’elles mettent en œuvre des
ponibilité dans le temps. Si la production changeront de solutions robustes, résilientes et éprouvées.
solaire est immédiatement exploitable le
jour, ce n’est pas le cas la nuit ; il faut donc
modèle écono- Telle est la raison d’être d’ABB review et
la réserver à certains usages en journée. mique, vendant des de ce numéro spécial sur l’énergie solaire.
L’hydroélectricité peut être utilisée au fil services plutôt que Parlons actualités avec l’avion solaire
de l’eau ou même accumulée par pom-
page. À défaut, vous pouvez toujours
de l’électricité. Solar Impulse 2, projet soutenu par ABB,
qui tente un tour du monde. Certes, l’aéro-
stocker de l’eau dans un réservoir le jour nautique n’est pas la priorité de la filière,
pour l’exploiter la nuit, ou pendant les haute tension (CCHT) et les équipements mais pensez-vous que nous assisterons
semaines où le vent ne souffle pas. de communication. Le Groupe possède un jour à une exploitation commerciale ?
une immense maîtrise technologique au
La géothermie apporte une réponse sédui- niveau produit. Il est clair que le transport aérien ne sera
sante mais elle reste très localisée ; le bio- pas une cible majeure de la technologie
gaz est performant. L’énergie marémotrice Secundo, ABB dispose d’un savoir-faire au solaire avant longtemps. Solar Impulse 2
a l’avantage d’être prévisible, mais elle niveau système. Qu’il s’agisse d’équilibrer est avant tout un avion expérimental qui a
demeure chère ; l’énergie houlomotrice est les charges, de concevoir un microréseau vocation à tester les limites de la techno-
encore embryonnaire. En somme, je doute ou de fournir des services, seule une poi- logie et à nous prouver que cela est pos-
de leur aptitude à faire baisser les coûts à gnée d’acteurs du marché est réellement sible. Et ça marche !
des niveaux proches de ceux du solaire capable de relever ces défis. Certes, une
1 4 ABB review 2|15De là à envisager une exploitation commer- toitures, de recycler nos déchets, d’isoler
Portrait
ciale . . . L’avion est très lent : il lui faut une nos logements, etc. L’énergie que nous
quinzaine d’heures pour traverser le golfe consommons ne vient plus du désert et
Arabo-Persique et six jours pour survoler ne transite plus par les ports ; elle est pro-
le Pacifique. Mais qui sait ? Le fret aérien duite sur place, à la maison, dans notre
pourrait en tirer profit avec des drones ou quartier. En Inde, j’ai rencontré un homme
des dirigeables qui ne consommeraient qui vend l’électricité solaire produite sur
pas un euro de carburant. son toit pour éclairer les étals d’un mar-
ché villageois. Pour quelques roupies, les
Il serait probablement plus judicieux d’uti- commerçants lui louent une ampoule LED
liser l’énergie solaire pour produire du et un câble qu’ils branchent sur la batterie
carburant synthétique par catalyse directe rechargée chaque jour par ses panneaux
ou à partir d’électricité solaire. Tout est solaires. Tout le monde est content et les
ouvert. En 1975, le marché des télécoms affaires vont bon train. Cet homme rend
n’anticipait certainement pas l’arrivée de un fabuleux service grâce à une fabuleuse
Facebook, Skype, etc. Je n’exclus rien. invention ; pourtant, il n’a fait que réinven-
ter le métier d’électricien !
Le véhicule électrique (VE) est un autre
moyen de transport dans lequel le solaire Le progrès s’accélère aussi car les nou-
a un rôle plus direct à jouer. velles technologies se combinent et leurs
effets se démultiplient. Notre entrepre-
Je suis un inconditionnel du véhicule élec- neur indien n’a pu créer son affaire qu’en
Michael Liebreich est président du conseil
trique. Je le répète, je crois beaucoup aux associant LED et solaire PV. Des ampoules consultatif et fondateur en 2004 de New
courbes d’expérience et les batteries pour à filament auraient nécessité des pan- Energy Finance, leader mondial des études
VE suivent le même type de courbe de neaux PV tellement énormes qu’il n’aurait de marché et analyses sur les énergies
propres destinées aux investisseurs, aux
coût que le photovoltaïque ➔ 1. Cela dit, je pas pu les loger sur son toit. La révolution
sociétés d’énergie et aux pouvoirs publics. Il
ne pense pas que le taux de pénétration solaire va jouer un rôle de catalyseur dans dirige une équipe de quelque 200 personnes
des VE dans tous les secteurs et dans l’émergence d’un électroménager super réparties dans le monde, dont une centaine
tous les pays sera aussi rapide que celui économe en énergie et vice versa. Le à Londres regroupant des journalistes, des
chercheurs, des analystes ainsi que des
des véhicules thermiques. La batterie étant Clean Energy Ministerial, G20 des
services de vente et de marketing. En 2009,
un important facteur de coût, ce sont les ministres de l’Énergie visant à promouvoir il vend son entreprise au groupe Bloomberg.
professionnels parcourant le plus de kilo- les technologies « propres et durables
mètres à l’année qui l’adopteront en priorité. pour tous », a lancé le prix Global LEAP Il intervient fréquemment dans la presse
écrite, à la télévision et à la radio sur des
Reste le problème de l’autonomie. Ainsi, (Lighting and Energy Access Partnership)
questions d’énergie, de développement et
celui qui roule beaucoup au quotidien pour les appareils à haut rendement éner- d’économie.
constitue une cible plus intéressante que gétique. Un des premiers lauréats est un
le conducteur occasionnel ou l’automobi- téléviseur qui ne consomme que 6 W, soit Membre du conseil consultatif de l’initiative
Énergies durables pour tous du Secrétaire
liste qui prend la route des vacances sans moins qu’une ampoule électrique !
général des Nations unies, il a participé à
savoir où recharger ses batteries. l’élaboration de l’Agence mondiale du Forum
Je conclurai en paraphrasant le grand de Davos sur la nouvelle Architecture
Concluons sur une note plus philoso- théoricien canadien de la communication, énergétique mondiale.
phique : l’intérêt du solaire, c’est que ce Marshall McLuhan, et sa formule « the
Il est professeur invité à l’Imperial College de
sont des gens comme vous et moi qui medium is the message ». En clair, ce qui Londres, membre du conseil du Transport for
choisissons d’équiper nos maisons et nos importe dans un message n’est pas tant London et président d’une fondation
bureaux de panneaux PV. Auparavant, l’information véhiculée que le support, le britannique sur les maladies colorectales.
nous consommions une électricité venue médium qui la véhicule. Et de préciser :
Ingénieur diplômé de Cambridge et lauréat du
de loin ; aujourd’hui c’est une ressource « Le message de tout médium ou techno Riccardo Prize pour la Thermodynamique,
plus tangible, plus proche de nous. Pen- logie, c’est le changement d’échelle, de Michael Liebreich est titulaire d’un MBA de la
sez-vous que cela change notre façon de rythme ou de modèle qu’il provoque dans Harvard Graduate School of Business, dont il
fut boursier émérite Harkness Fellow et Baker
percevoir et de valoriser l’énergie ? les affaires humaines ». Dans ce sens, le
Scholar.
solaire et ces innovations technologiques
Tout à fait. Nous prenons facilement sont porteurs d’un message capital :
l’électricité pour argent comptant au point l’énergie pour tous.
d’oublier qu’il faut la produire, la convertir,
la transporter et la distribuer. Chaque Merci de nous avoir accordé cette entre-
génération doit s’assurer son approvi- vue et donné l’occasion de partager votre
sionnement en énergie. enthousiasme.
L’innovation technologique permet de
Propos recueillis par Erika Velazquez, Alex Levran et
porter un nouveau regard sur la manière Andreas Moglestue. Pour toute question, contactez
de produire notre énergie, d’équiper nos erika.velazquez@ch.abb.com.
Une place au soleil 1 5Voler de ses propres ailes Propulsé à la seule force du soleil, Solar Impulse 2 tente l’aventure autour du monde ERIKA VELAZQUEZ – Pour mettre en lumière le fabuleux partenaire idéal d’un projet au long cours qui confronte ses potentiel des énergies renouvelables, les Suisses Bertrand ingénieurs à nombre de défis technologiques : amélioration Piccard et André Borschberg ont conçu et réalisé le tout des systèmes de commande au sol, des procédures d’essai premier aéronef capable de voler de jour comme de nuit, des composants, des chargeurs électroniques des batteries, sans une goutte de kérosène. Fournisseur mondial de des diagnostics de pannes, etc. Ce premier challenge solutions d’efficacité énergétique, de transport durable et repousse les limites de la gestion et de la conversion de d’énergie renouvelable, ABB s’est naturellement posé en puissance. 1 6 ABB review 2|15
© Solar Impulse | Anna Pizzolante | Rezo.ch
L’aventure continue . . .
Découvrez d’autres photos et
vidéos sur l’appli ABB review.
A
BB et l’équipe de Solar Impulse C’est en avril 2014 que les deux pilotes Ce nouvel aéronef en fibre de carbone
se sont unis pour promouvoir dévoilent les détails du second modèle est tapissé de 17 248 cellules photovol-
leur vision commune d’une de l’avion solaire, Solar Impulse 2 taïques (PV) qui fournissent l’électricité à
croissance « verte » bâtie sur (Si2) ➔ 1. Lors de son premier vol d’essai quatre moteurs à hélice ➔ 2 et rechargent
les énergies renouvelables (EnR). en journée quatre
batteries au lithium
Borschberg et Piccard n’en sont pas à Les ingénieurs ABB et l’équipe pour assurer les
leur première mission de vol solaire vols de nuit.
expérimental pour mener campagne en de Solar Impulse 2 ont mis
faveur des énergies propres. Après avoir
réussi un vol de 26 heures d’affilée en
en commun leurs talents et Objectif :
35 000 km en
2010, puis relié la Suisse au Maroc en leur expérience pour faire 12 escales
2012, leur prototype ultraléger réalise en Si2 a décollé le
2013 un record de vol longue distance de l’avion solaire une vitrine 9 mars d’Abou Dhabi
sans escale, ralliant New York depuis
la Californie à une vitesse de croisière
technologique des énergies pour mettre le cap
sur Oman, l’Inde, la
d’environ 53 km/h. renouvelables. Birmanie et la Chine,
puis les États-Unis.
La dernière partie
en Suisse, en juin 2014, Si2 atteint une du trajet devrait comporter la traversée
altitude maximale de 1680 m, à la vitesse de l’Atlantique pour faire escale en
sol moyenne de 55,6 km/h. Afrique du Nord ou en Europe du Sud,
Photo avant de revenir au point de départ, en
Solar Impulse 2 survole la Suisse lors d’un essai. juillet ➔ 3.
Voler de ses propres ailes 1 71 Carnet de bord
Solar Impulse 2 mesure 21,85 m de long pour la rigidité de l’aile. Les 17 248 cellules PV en de rotation de l’hélice bipale de 4 m de
6,40 m de haut. Son envergure de 72 m, silicium monocristallin de 135 µm d’épaisseur diamètre. La chaîne de propulsion affiche un
supérieure à celle d’un Boeing 747, minimise la chacune, sont réparties sur les ailes, le fuse- rendement énergétique record de 94 %.
traînée induite tout en optimisant la surface lage et l’empennage horizontal : elles offrent
recouverte de cellules photovoltaïques (PV). le meilleur compromis entre légèreté, flexibilité En journée, Solar Impulse 2 grimpe à 8500 m
et rendement. d’altitude maximale pour capter le plus possible
Sa structure en matériau composite, constitué d’énergie, puis descend en planant la nuit à
de fibre de carbone et de nid d’abeille L’énergie solaire captée par les cellules 1500 m pour l’économiser ; il pompe ainsi des
assemblés en sandwich, donne à l’avion sa est stockée dans des batteries au lithium batteries bien moins d’électrons que ce qu’il
légèreté : la masse des feuilles de carbone polymère, d’une densité énergétique optimisée faudrait pour maintenir l’altitude de croisière.
a été ramenée à 25 g/m², soit le tiers du à 260 Wh/kg. Ces batteries, isolées par une
grammage d’une feuille de papier d’imprimante mousse haute densité, sont logées dans les L’appareil décolle à la vitesse de 44 km/h pour
(80 g/m²) ! quatre nacelles des moteurs et munies de voler en moyenne à 70 km/h. Sa vitesse
régulateurs de charge et de température. minimale est de 36 km/h au niveau de la mer et
L’extrados de l’aile est tapissé de cellules PV à Elles totalisent 633 kg, soit à peine plus du de 57 km/h à 8500 m, et sa vitesse maximale,
haut rendement, et l’intrados d’un film souple à quart de la masse de l’appareil. de 90 km/h au niveau de la mer et de 140 km/h
haute résistance, une innovation empruntée aux à l’altitude maximale.
voiliers de course de la Coupe de l’America. Les L’avion embarque sous ses ailes quatre moteurs
140 nervures en fibre de carbone, espacées de sans balais ni capteurs de 17,4 CV, équipés
50 cm, contribuent au profil aérodynamique et à d’un réducteur limitant à 525 tr/min la vitesse
Le périple aura ainsi totalisé 500 heures pilote, qui constitue l’alimentation de alaire, quelles que soient les conditions
de vol effectif, sur 5 mois, pour traverser secours de l’avionique (systèmes de atmosphériques.
deux océans et quatre continents à une communication et de navigation, com-
vitesse de 50 à 100 km/h. mandes et enregistreur de vol, etc.), en Les huit MPPT du Si2 sont fondamen-
cas de panne électrique de l’avion. Cette taux : il suffit que l’un d’eux tombe en
Des sommets technologiques batterie solaire d’appoint n’en est pas panne, par exemple lors des cinq jours
Les ingénieurs ABB ont mis tout leur moins cruciale : chargée avant et pen- de vol sans escale entre la Chine et
savoir-faire au service du projet pour dant le vol, exclusivement à l’énergie Hawaï, pour que les batteries ne
améliorer les méthodes et protocoles chargent pas assez d’énergie en journée
d’essai, l’électronique de puissance et le et empêchent les moteurs de tourner
refroidissement. Une expertise dont ont Les relais et à une vitesse suffisante pour atteindre
bénéficié les tests fonctionnels et de l’altitude maximale.
tenue en température et en pression disjoncteurs ABB
effectués sur les composants de l’avion.
améliorent la Le test fonctionnel des composants, qui
vise à s’assurer que tous les équipe-
Nos ingénieurs ont notamment eu pour s écurité électrique ments sont pleinement opérationnels
mission d’améliorer le système de com- avant installation, fut un temps fort du
mande du hangar gonflable destiné à et la fiabilité de développement ABB. Le panneau d’aver-
abriter Si2 en cas d’atterrissage forcé
ou en l’absence d’infrastructure aéro
l’aéronef. tissement, par exemple, qui surveille
tous les équipements embarqués et
portuaire. Conçu pour l’occasion, ce déclenche des alarmes pour signaler au
hangar mobile se compose de plusieurs pilote un problème, renferme plus de
modules lacés entre eux et déployés sur solaire, elle est maintenue à 100 % de 1000 composants.
l’avion ➔ 4 ; chacun a sa propre souffle- charge au cours des étapes longue dis-
rie, constituée de ventilateurs ABB, pour tance. En cas de coupure de l’alimenta- Les premiers essais ont révélé une trop
gonfler sa double paroi de tissu. tion solaire des moteurs, elle assure le grande sensibilité du tableau de bord
fonctionnement des instruments de navi- aux rebonds mécaniques des relais.
Au plan de la sécurité électrique, des gation, de communication et de toute L’équipe ABB chargée des systèmes
relais et disjoncteurs ABB fiabilisent le l’électronique d’aide au pilotage ; l’avion électriques et propulsifs de l’avion a
système existant, dont la redondance peut alors continuer à planer longtemps planché quatre jours complets sur le
est assurée par basculement sur une après l’arrêt des moteurs. débogage du panneau d’alarmes. Ce
a limentation de secours. Les relais de
n’est qu’après avoir conçu, fabriqué et à
mesure qui déclenchent une alarme en ABB a également participé aux essais du nouveau testé une solution stable que
cas de défaillance d’un ventilateur ont réseau électrique de bord, notamment l’appareil fut remonté sur l’avion. Il est
été améliorés. certains aspects de son système de ges- impératif de pouvoir compter sur un sys-
tion des batteries et ses optimiseurs de tème d’alerte capable d’avertir très vite
Les ingénieurs ABB ont également mis puissance MPPT (maximum power point le pilote en cas de problème, qui n’a
au point le chargeur de la petite batterie tracking) qui collectent le maximum alors que 10 secondes pour réagir et
au lithium du cockpit, logée derrière le d’énergie des cellules PV de la surface sauver sa vie ou la mission. Des essais
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