La loi sur la transition énergétique fixe plusieurs objectifs ambitieux pour développer les énergies renouvelables et encourager les innovations ainsi que les investissements verts. De toutes, l’énergie solaire occupe une place essentielle en raison de son caractère inépuisable. Cela dit, si les projets de centrales solaires au sol sont bien connus, il est aujourd’hui essentiel de repenser leur implantation afin de minimiser l’impact sur les espaces naturels et d’éviter de détourner l’utilisation des terres agricoles. Dans cette optique, le développement de centrales solaires flottantes représente une solution prometteuse, permettant d’exploiter l’énergie solaire sans compromettre la biodiversité ou les terres disponibles pour l’agriculture.
Qu'est-ce qu'une centrale solaire flottante ?
Les projets de centrales solaires flottantes présentent de nombreuses similitudes avec le photovoltaïque au sol ou encore l’agrivoltaïsme, à la différence de leur lieu d’implantation.
En effet, l’installation de ce parc photovoltaïque se fait sur l’eau avec pour but l’augmentation de la production d’énergie renouvelable et l’atténuation des conséquences relatives à l’exploitation du foncier. Néanmoins, la technologie consiste toujours à transformer les rayons du solaire en courant électrique continu.
Ce type d’installation solaire peut être utilisé pour recouvrir des sources d’eau naturelles ou artificielles. Effectivement, une centrale photovoltaïque implique une surface conséquente. C’est pourquoi les panneaux solaires flottants sont idéaux sur les étendues d’eau.
On laissera seulement de côté les installations des centrales photovoltaïques sur l’océan. En effet, cela n’est pas viable en raison des instabilités provoquées par les vagues et surtout de l’effet corrosif de l’eau de mer.
Comment fonctionne un panneau solaire flottant ?
Un panneau photovoltaïque flottant est monté sur une plateforme flottante pour un positionnement adapté sur un plan d’eau. Ce qui permet d’exploiter des étendues aquatiques peu utilisées. Un parc solaire flottant dispose de plusieurs flotteurs assemblés en îlots et pouvant accueillir :
les modules solaires ;
les équipes de maintenance ;
la structure solaire.
Une centrale solaire flottante se compose de plusieurs éléments clés :
Panneaux solaires : Installés sur des structures flottantes, les panneaux convertissent la lumière solaire en électricité.
Structures flottantes : Généralement fabriquées en matériaux durables et résistants, ces structures supportent les panneaux tout en restant stables sur l’eau.
Ancrage et amarrage : Ces systèmes sont essentiels pour maintenir les plateformes en place, évitant ainsi tout déplacement dû au vent ou aux courants.
Câblage et connectique : L’électricité produite est transportée via des câbles spéciaux, résistant à l’eau, vers des onduleurs qui convertissent le courant continu en courant alternatif, utilisable par les réseaux électriques.
Au niveau mondial, la capacité installée des centrales solaires flottantes a connu une croissance spectaculaire. En 2014, elle n’était que de 10 MW, tandis qu’en 2022, elle a franchi le seuil des 5.7 GW. De nombreux pays ont désormais investi dans cette technologie émergente, et les experts de l’AIE estiment qu’une capacité de 60 GW pourrait être atteinte d’ici 2030.
Il est important de réaliser que les projets de centrales solaires flottantes sont régies par des normes précises et plusieurs directives de sécurité.
Dans ce contexte, Apex Energies se positionne comme un développeur clé, en apportant son expertise pour concevoir et mettre en œuvre des panneaux solaires flottants conformes aux standards les plus élevés de qualité et de sécurité. Voir notre article : étude de faisabilité d’une centrale solaire au sol.
Sur quels types de plans d'eau peut-on installer des panneaux solaires flottants ?
On dénombre plusieurs types de plans d’eau permettant d’optimiser l’espace disponible pour les centrales solaires dans les régions ensoleillées, tout en réduisant les conséquences sur les terres agricoles et les écosystèmes terrestres.
Les réservoirs artificiels
Il est possible de disposer votre projet de centrale solaire flottante sur des sites artificialisés pour en faire des zones de production d’énergie solaire. Il est envisageable de se tourner vers un réservoir d’irrigation pour l’agriculture, les barrages hydroélectriques ou les bassins de pisciculture. C’est l’un des meilleurs moyens pour revaloriser ce type de sites. Par exemple, les anciennes zones minières réhabilitées sont idéales pour accueillir des panneaux solaires flottants.
Les réservoirs artificiels sont très privilégiés pour l’installation de parcs solaires flottants. En effet, ces bassins offrent des étendues d’eau naturelles importantes. Ce qui est parfait pour des systèmes type centrales solaires flottantes. Car celles-ci peuvent occuper en moyenne 50 % de la surface totale.
Grâce à ce principe, l’impact sur l’écosystème est mineur. Effectivement, l’installation des panneaux photovoltaïques ne perturbe quasiment pas l’écosystème. Car les panneaux sont montés sur des flotteurs et fixés sur des supports ancrés au fond de l’eau ou sur les berges.
Les bassins de rétention des eaux usées
Les centrales solaires flottantes sont parfaites pour équiper les bassins de rétention d’eaux usées qui présentent des défis spécifiques. Car ces bassins sont souvent sources de problématiques. Notamment en matière de gestion des odeurs, de traitement des eaux, et d’entretien.
L’ajout de panneaux solaires flottants amène son lot de solutions innovantes, qui permet de faire face à certaines de ces problématiques dans les énergies renouvelables.
Un bassin de rétention d’eaux usées reste aujourd’hui très coûteux de part sa consommation gourmande en énergie. L’installation de parcs solaires flottants réduit significativement cette consommation. Et là, cette solution devient tout de suite très alléchante. Car les centrales solaires flottantes peuvent fournir l’énergie nécessaire pour le fonctionnement des systèmes de traitement des eaux usées, comme les pompes et les systèmes d’aération.
Cette source d’énergie renouvelable réduit ainsi les coûts opérationnels et l’empreinte carbone des installations de traitement des eaux usées.
Les réservoirs de rétention
À la base, ces réservoirs servent à gérer les eaux pluviales. Mais, il est possible de les employer pour l’installation de panneaux solaires flottants. Ce qui permet de maximiser l’utilisation de ces infrastructures et de contribuer à la transition énergétique.
Les plans d'eau naturels
Les réservoirs naturels, les étangs ainsi que les lacs peuvent être utilisés pour les projets de centrales solaires flottantes. Ce qui permet de protéger les écosystèmes et de promouvoir une agriculture durable.
les autres types de plans d'eau
En plus des plans d’eau cités, il est possible d’installer des panneaux solaires suivant sur les :
Canaux de transport d’eau (aménagement hydroélectrique, eau potable ou irrigation,) ;
Bassins de gravière et de carrière ;
Ouvrages stockant les eaux de pluie ;
Bassins de pisciculture ;
Retenues dépendant d’un aménagement hydroélectrique ;
Réservoirs d’eau brute destinée à être potabilisée ;
Lacs et étangs naturels.
Quelles sont les contraintes à l'installation de panneaux solaires flottants sur des plans d'eau ?
Les cours d’eau sont exclus des sites d’implantation tolérés. Ils ne permettent pas la libre circulation des écoulements et, le cas échéant, des embâcles.
En France, la puissance des centrales solaires sur les plans d’eau est estimée à plusieurs dizaines de gigawatts. Toutefois, les exigences sur le taux de couverture (pourcentage de la surface du bassin recouverte par les panneaux photovoltaïques) réduisent ce potentiel.
L’installation de fermes solaires flottantes est à privilégier sur des plans d’eau artificiels :
Sans conflit d’usage ;
Générant peu d’impact environnemental sur le paysage et la biodiversité;
N’engendrant pas d’incidence sanitaire pour les usagers des réseaux d’eau potable5.
Il est possible d’implanter une centrale solaire sur des plans d’eau artificialisés (navigation, eau potable, zone de pêche). Néanmoins, une étude de la compatibilité entre les différents usages et une concertation avec les acteurs locaux concernés doivent être menées.
Les plans d’eau naturels, comme les marais et les lacs de montagne, n’ont pas vocation à accueillir des installations de panneaux photovoltaïques flottants. Ils présentent de forts enjeux en matière de paysage et/ou de biodiversité.
L’implantation d’une ferme solaire sur une surface aquatique se déroule selon les mêmes critères et procédures d’urbanisme que celles d’une centrale classique. Toutefois, si le domaine public est utilisé, l’accord du gestionnaire de domaine et une étude hydraulique peuvent être requises.
Quels sont les avantages des panneaux solaires flottants ?
Les projets de centrales solaires flottantes offrent de nombreux avantages pour les agriculteurs et les collectivités locales. En utilisant un plan d’eau plutôt qu’une terre agricole, le porteur de projet préserve non seulement les terrains cultivables mais il génère aussi de l’énergie verte, ce qui contribue à la réduction des émissions de carbone.
Les atouts d’une centrale solaire flottante ne se limitent pas à cela, étant donné que c’est une technologie qui permet d’améliorer l’efficacité des panneaux photovoltaïques grâce à l’effet rafraîchissant de l’eau ainsi qu’à la réduction des ombrages.
En outre, les collectivités locales qui intègrent un parc solaire flottant sur leurs plans d’eau favorisent le développement économique local en créant de nouvelles opportunités d’emploi. La construction de ces projets, leur gestion ainsi que leur entretien requièrent une main-d’œuvre experte, ce qui crée des emplois dans divers domaines, tels que l’ingénierie, la maintenance, la gestion de projet et la surveillance environnementale.
Exploiter le potentiel des plans d'eau sous-utilisés
L’installation de panneaux solaires sur un plan d’eau permet de conserver les terres agricoles et la biodiversité. C’est d’autant plus crucial dans le cas des régions pauvres en terres.
En outre, les collectivités locales ainsi que les entreprises ont la possibilité d’offrir une nouvelle perspective à d’anciennes carrières ou mines. Ce qui générera des profits et assurera le maintien de l’activité économique dans les régions concernées.
D’ailleurs, ce type de projet est éligible au dispositif d’obligation d’achat du gouvernement. Ainsi, dans le cas de revente totale ou partielle, l’investisseur bénéficie d’un revenu stable.
Sinon, il est possible également de faire des économies d’énergie en optant pour l’autoconsommation. Enfin, pour les agriculteurs, les entreprises ou les collectivités locales incapables d’investir dans l’installation d’une centrale solaire flottante, il est possible de louer le plan d’eau concerné et de bénéficier des revenus locatifs.
Optimiser le rendement énergétique
D’un côté, les panneaux solaires flottants bénéficient d’un ensoleillement optimal et continu. Car, aucune ombre ne vient obstruer le passage des rayons solaires vers des panneaux installés sur un plan d’eau dégagé.
D’autre part, les modules flottants sont constamment refroidis par l’eau, ce qui les rend plus efficaces et permet d’augmenter leur rendement énergétique. En effet, leur performance est optimisée lorsque la température est inférieure à 25°C. Cet effet de refroidissement contribue à maintenir leur efficacité.
Préserver les terres agricoles
Le déploiement de l’énergie solaire requiert indéniablement des espaces étendus. Ce qui crée une forte demande sur les surfaces foncières, affectant régulièrement les terres agricoles et les espaces forestiers.
À cela s’ajoute le défi pour les investisseurs de trouver des terrains suffisamment vastes pour réaliser des centrales solaires. Sans oublier également qu’en France, il existe de nombreuses exigences réglementaires constituant généralement une entrave au développement de ses projets.
Face à ces obstacles, les centrales solaires flottantes se présentent comme étant une solution efficace.
En effet, opter pour un plan d’eau afin d’implanter votre centrale solaire permet non seulement la valorisation d’un type de foncier différent. Mais en plus de cela, c’est une démarche qui décharge les terres agricoles et forestières des sollicitations.
Il ne faut pas oublier aussi que la France est connue pour sa répartition équilibrée des plans d’eau sur tout le pays, ouvrant la voie à un développement ordonné de ce type d’infrastructure.
Réduire l'impact environnemental
Contrairement à ce que beaucoup pensent, les centrales solaires au sol sont respectueuses des plans d’eau.
D’ailleurs, elle représente même un moyen efficace pour la réduction de l’évaporation de l’eau. En effet, les panneaux photovoltaïques produisent de l’énergie solaire tout en conservant l’eau.
De plus, il faut noter que cette énergie est non polluante. Ainsi, le fait d’installer des panneaux solaires flottants sur une étendue d’eau ne va ni affecter sa composition ni sa qualité.
En ce qui concerne les organismes vivant en suspension sur les plans d’eau, aucune nuisance n’a été observée suite à l’installation de centrales solaires flottantes. En effet, la lumière pénètre normalement, puisque la structure est installée à une certaine hauteur au-dessus de la surface.
Enfin, les oiseaux, poissons et insectes présents autour du site ne subissent que des perturbations modérées, et les projets réalisés jusqu’à présent en France mettent tout en œuvre pour favoriser la réhabilitation de l’environnement.
Comparées aux centrales au sol, les installations solaires flottantes ont de précieux atouts :
Réduire le réchauffement de l’eau par le soleil, ce qui est bénéfique à la faune ;
Diminuer l’emprise du vent sur le plan d’eau ;
Limiter la pénétration de la lumière grâce à l’opacité des panneaux. L’intérêt est d’atténuer le développement des algues vertes et d’assurer le bon fonctionnement biologique du plan d’eau;
Minimiser l’évaporation naturelle de l’eau ;
Accroître la performance des panneaux photovoltaïques grâce au refroidissement dû à la proximité de l’eau ;
Produire de l’énergie verte et décarbonée sans gaspiller terre et eau ;
Profiter d’un démantèlement facilité.
Optimiser l'espace et réduire les conflits d'usage
Les centrales solaires flottantes présentent l’avantage de ne pas nécessiter de terrains constructibles.
Et cela amène un énorme avantage !
Car en évitant ainsi les conflits liés à l’utilisation des sols agricoles ou forestiers, il est plus facile d’obtenir l’ autorisation d’installation. De plus, elles exploitent des plans d’eau artificiels tels que les bassins de traitement des eaux usées, les réservoirs d’irrigation ou encore les bassins de rétention, souvent inutilisés.
Pourquoi les panneaux solaires flottants ont-ils un meilleur rendement énergétique ?
Les panneaux solaires flottants bénéficient d’un rendement énergétique supérieur grâce à plusieurs facteurs. Notamment grâce à leur conception et à leur environnement de fonctionnement. On notera parmis les points les plus importants :
Un refroidissement naturel des panneaux photovoltaïques
Une réduction de l’obstruction des cellules photovoltaïques
Une évaporation d’eau moins importante
Plus de lumière perçue par les panneaux
Un meilleur refroidissement naturel
Le fait que les panneaux solaires flottants soient installés sur des plans d’eau, leur permet de bénéficier d’un refroidissement naturel.
En effet, l’eau sous les panneaux aide à maintenir une température plus basse que celle des panneaux solaires terrestres. Ce qui est crucial car on le sait, les panneaux solaires perdent en efficacité à mesure que leur température augmente. Des études montrent que ce refroidissement peut améliorer le rendement énergétique de 5 à 15 %.
Moins de poussières et de saletés
Les étendues d’eau sont généralement moins poussiéreuses que les terrains où sont installés les panneaux solaires terrestres. Et moins de poussière ou de saletés sur les panneaux, signifie moins de pertes de rendement dues à l’obstruction des cellules solaires.
De plus, l’exploitant de la centrale flottante réalise une économie sur le nettoyage des panneaux.
Une réduction de l'évaporation de l'eau
Tout comme une ombrière de parking photovoltaïque réduit la chaleur des véhicules stationnés dessous. Les panneaux solaires flottants qui recouvrent la surface de l’eau, vont également limiter la chaleur ce qui réduit l’évaporation.
Cette couverture contribue à maintenir une température plus stable et plus basse autour des panneaux, cela améliore encore leur rendement.
Une exploitation de l'effet Albedo
Qui n’a jamais été carbonisé par le reflet des rayons du soleil sur l’eau lors des premiers jours de vacances au bord de mer ?
En effet, l’eau a un effet réfléchissant (Albedo) qui augmente la quantité de lumière reçue par les panneaux solaires. Cette réflexion amène un apport énergétique supplémentaire aux panneaux. Cela contribue à une meilleure production d’électricité.
Quelles aides et subventions pour les panneaux solaires flottants en France ?
L’hexagone compte un nombre important de réservoirs et de lacs. Ce qui confère à la France un fort potentiel pour développer les projets de centrales solaires flottantes. En effet, en exploitant cette surface, le pays pourrait atteindre ses objectifs de transition énergétique sans interférer avec les terrains agricoles.
D’ailleurs, l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie a réalisé une étude montrant que l’exploitation de 10 % des réservoirs d’eau artificiels peut suffire à couvrir les besoins électriques de deux millions de logements.
Produire de l’électricité verte grâce à la construction d’une centrale solaire flottante permet de préserver votre terrain agricole, mais aussi de profiter de plusieurs aides.
Tout d’abord, l’État a fixé un tarif réglementé pour les projets de 100 kWc et moins afin de bénéficier d’un revenu complémentaire stable. Les tarifs attribués dépendent de la taille du projet.
Ensuite, il y a la prime à l’autoconsommation solaire accessible aux projets dont la puissance ne dépasse pas les 100 kWc Enfin, des aides locales sont disponibles selon la région d’installation du projet.
Exemples de projets de centrales solaires flottantes
En 2020, Piolenc est devenue la première commune française à accueillir un projet de centrale au sol flottante. Il est caractérisé par une capacité de 17 MW, suffisante pour satisfaire les besoins énergétiques de 20 000 personnes. Cette initiative pionnière a non seulement démontré la viabilité de cette technologie innovante, mais elle a également ouvert la voie à de nombreux autres projets similaires à travers le pays, renforçant ainsi l’engagement de la France dans la transition énergétique et l’exploitation des énergies renouvelables.
Nous pouvons notamment indiquer :
la centrale de Peyrolles-en-Provence (2022) ;
la centrale de Lazer (2023) associant production photovoltaïque et hydroélectrique ;
le projet de Kurtzenhouse (2022) ;
le projet de Saint-Savin (2023).
