Après une montée en puissance progressive en Allemagne dans les années 2000 et une brusque envolée espagnole, c'est au tour de la France d'avoir ses premières centrales photovoltaïque  (PV) connectées au réseau. Les projets se multiplient, faisant craindre un développement anarchique. Que faut-il penser du photovoltaïque au sol ? Utile ou aberrant ?  Faut-il opposer le photovoltaïque au sol au PV sur les bâtiments ou développer les deux filières en complémentarité ? 

Photo B. Labreuille 2009

C'est aux Etats-Unis, à côté de Sacramento (Californie) que la première "vraie "centrale  (2 MW ) a été mise en service en 1989 sur le site de la centrale nucléaire de Rancho Seco, arrêtée par réferendum, suite à de nombreux incidents. En sommeil pendant 20 ans pour cause de non compétitivité par rapport aux énergies fossiles, la filière redémarre dans les années 2004-2005 aux Etats-Unis et en Espagne. En Allemagne, pays champion toutes énergies renouvelables dont en photovoltaïque sur bâtiment, les parcs solaires sont implantés sur des friches industrielles et sur d'anciennes bases de l'OTAN et de l'Armée Rouge. La puissance installée est fin 2008 de 700 MW soit 10% de la puissance photovoltaïque totale du pays. En Espagne, la combinaison d'un tarif d'achat très favorable et d'une réglementation compliquée pour les installations sur les bâtiments entraîne l'explosion des parcs au sol, avec 2 400 MW installés en 2 ans. La fixation d'un quota annuel de 400 MW donne en octobre 2008 un coup d'arrêt à ce marché, devenu spéculatif.

Fin 2008, on compte dans le monde plus de 3 500 MW de parcs au sol, soit environ 10% de la puissance photovoltaïque totale installée. La tendance est à  l'augmentation de la taille des parcs,. Les plus grands dépassent les 60 MW.

Objectif : 5400 MW en 2020 !

La France, longtemps hésitante à soutenir la filière a défini en 2006 sa stratégie. Elle favorise  l'intégration au bâti grâce à une prime attractive de 0,25 €/kWh qui s'ajoute à un tarif d'achat « de base » (0,30 €/kWh). Vu l'ensoleillement moyen du pays, ce tarif de base est trop bas pour rentabiliser tout investissement dans des parcs au sol, même dans les régions les plus ensoleillées. Résultat : aucun projet de centrales au sol ne voit le jour en deux ans, tandis que décolle la filière sur le bâti. Plusieurs phénomènes vont changer la donne :

• une augmentation de près de 10% du tarif d'achat par le biais d'une indexation prévue par les textes (0,328 €/kWh en 2009)

• une accélération de la baisse mondiale des coûts,  30% pour la seule année 2000, due en grande partie au décollage mondial de la filière

• l'écroulement  brusque du marché espagnol fin 2008 :  les opérateurs, obligés d'écouler d'énormes volumes de panneaux sont venus "prospecter"  de l'autre côté des Pyrénées.

L'État a lancé mi-2009 un appel à projet pour 300 MW de centrales au sol à répartir dans les 25 régions de la Métropole et d'Outre-Mer. Cet appel à projet est une des réponses pour atteindre les objectifs de 5 400 MW photovoltaïque en 2020 - découlant du Grenelle de l'environnement. Cela n'interdit pas d'autres projets de voire le jour, même si beaucoup d'entre eux resteront, pour diverses contraintes, dans les cartons. Comme nous partons de rien, la pression des porteurs de projets sur les collectivités locales, les propriétaires fonciers, les exploitants agricoles est énorme. Afin de limiter la concentration des réalisations dans les régions les plus ensoleillées, les tarifs sont modulés depuis  2010. Un bonus s'applique dans les régions les moins bien loties.

Des centrales pour faire baisser les coûts

L'enjeu est d'abord économique. Les parcs vont contribuer à faire baisser les coûts de production de l'électricité photovoltaïque, la plus chère des filières renouvelables commerciales. Par effet d'échelle sur les volumes d'achat et par une réduction « mécanique » des coûts fixes. Les centrales au sol sont beacuoup plus faciles à implanter, à entretenir, que les installations sur toitures et bâtiment. Leur productivité est meilleure : l'orientation et l'inclinaison des capteurs est optimisable et ces derniers sont ventilables. La ventilation évite les chutes de rendement constatées à partir de 60°C sur les modules au silicium cristallin (90 à 95% du marché mondial).  Certaines centrales sont montées sur des « trackers » qui suivent la coursent du soleil. Ils permettent un gain de productivité de 30%.  Au total, le coût du kWh au sol est inférieur de 50% à celui produit par une installation intégrée au bâti,  verrière par exemple. Cette baisse des coûts, qui doit s'amplifier, bénéficie à la collectivité et pas aux seuls industriels et  investisseurs : aujourd'hui, parce que la différence entre prix de marché de l'électricité et le tarif d'achat fixé par les pouvoirs publics est payée par chaque consommateur d'électricité en même temps que sa facture via la CSPE et demain parce que le photovoltaïque sera en mesure de produire une électricité devenue compétitive sur le marché, le tarif d'achat étant le mécanisme le plus rapide et le plus efficace.

Les centrales au sol : 16 000 MW en 2050 ? 

Selon l'Agence Internationale de l'Énergie, il suffirait d'exploiter 4% de la superficie totale des déserts mondiaux avec un taux moyen d'occupation de 50% de surface active pour "théoriquement" couvrir tous les besoins de l'humanité en énergie sous toutes ses formes. Un tel « modèle » confinerait à l'absurde s'il se réalisait, mais ces chiffres donnent une idée du potentiel des parcs photovoltaïque au sol. On peut en tout cas raisonnablement anticiper une contribution non-négligeable de leur part dans le bouquet énergétique de demain, y compris en France. Le célèbre « scénario  NEGAWATT chiffre la contribution possible du photovoltaïque à 65 TWh en 2050, soit 15% de la consommation totale d'électricité, les gisements d'économie d'énergie ayant été "mobiisés". Les parcs au sol pourraient représenter 25% de cette contribution, soit environ 17 TWh, ou encore 4% de la consommation électrique totale, et serait assurée par une puissance installée de 16 000 MW.Autrement dit, le PV c'est trois quarts en l'air ! et trois quarts au sol.

La problématique de l'usage des sols.

Ces 16 000 MW correspondent 150 millions de m2 de capteurs. Ils occuperont, à raison de 3 ha pour 1 MW, de 50 et 60 000 ha, soit : un carré de moins de 25 km de côté,  0,2% de la Surface Agricole Utile totale (SAU),  0,6% de la surface agricole non-cultivée. Une telle surface peut être en grande partie trouvée parmi les nombreux espaces et terrains impropres à tout autre type d'exploitation :  friches industrielles, stériles de mines, bases militaires désaffectées, abords d'infrastructures routières ou ferroviaires, zones arides ou désertiques non cultivables, etc., pour lesquels le photovoltaïque représente une opportunité de valorisation. Rappelons (et SOLAGRO est bien placée pour le savoir !) qu'une surface équivalente, soit 60 000 ha en moyenne est soustraite chaque année en France depuis plus de 30 ans à la SAU pour construire de nouvelles zones d'activités, des lotissements, des infrastructures, qui n'ont, contrairement aux parcs photovoltaïques, aucun caractère de réversibilité.  Autre donnée qui permet de relativiser les enjeux : les surfaces nécessaires à la production des 10% d'agro-carburants prévus par les objectifs du Grenelle s'élèvent à 3,4 millions d'hectares soit 50 fois plus, même si les risques de concurrence d'usage des sols entre alimentation et production d'énergie sont réels.

Des impacts maîtrisables

Les travaux du MEDDEM ainsi que les travaux de HESPUL, SOLAGRO et d'ABIES confirment que ces impacts sont  limités et surout maîtrisables dès lors que certaines précautions sont intégrées dès la conception : clôtures autorisant le passage des petits mammifères, création de corridors écologiques, dispositifs d'écoulement des eaux, ...Reste la question de l'impact visuel. Il va dépendre de la hauteur des structures porteuses, de la couleur des modules, et de la topographie du site, de  son esthétique initiale du site, et justifient des études d'intégration paysagères. La possibilité de concilier la production d'énergie avec d'autres activités : moutons pour l'entretien du site, cultures maraîchères, est étudiée sur plusieurs sites.

 Quels critères d'implantation ?

La problématique est très différente en zones péri-urbaines - elles bénéficient à la fois d'espaces et d'accès à un réseau capable d'admettre de fortes puissances en injection -  et les zone rurales où l'on on trouve plus facilement des sites bien exposés mais où l'accès au réseau est un facteur limitant. Le Ministère de l'écologie recommande l'équipement de terres déjà artificialisées ne présentant pas de conflit d'activité, ou d'incompatibilité au titre de la biodiversité, du paysage ou du patrimoine. Il prépare une réglementation visant à exclure certaines zones naturelles : sites Natura 2000, sites classés et inscrits, réserves naturelles, zones de protection de biotopes, forêts de protection, sites à enjeux paysagers, à risques naturels, sans oublier les terrains de haute valeur agronomique et les terroirs de qualité.

Après une période de flou vis-à-vis du droit de l'urbanisme, un décret publié en décembre 2009 est venu clarifier le statut et les procédures applicables, avec notamment l'obligation à partir d'une puissance de 250 kW (soit 2 000 à 2 500 m2 de capteurs occupant un terrain d'environ 7 500 m2) d'un permis de construire délivré par le préfet assorti d'une étude d'impact et d'une enquête publique. En contrepartie de ces dispositions qui apportent toutes les garanties d'encadrement, de transparence, les projets pourront bénéficier le cas échéant de la procédure simplifiée de modification des PLU. A plus long terme, les projets de parcs photovoltaïques devront se développer en cohérence avec les futurs « Schémas régionaux de l'air, du climat et de l'énergie » et « Schémas de raccordement au réseau » prévus par les lois issues du Grenelle de l'environnement.

Vers des schémas concertés à l'échelle des territoires

C'est certain :  les centrales solaires ne vont pas tramer de gris l'Hexagone. Leur développement peut s'équilibrer entre les sites artificialisés proches du réseau électrique et l'implantation « raisonnée » en zones rurales défavorisées, dans une optique de diversification des activités. Conscientes de la nécessité d'éviter l'emballement, certaines collectivités, communautés de communes, pays ou parcs régionaux  ont pris la décision de définir leur schéma d'implantation des parcs PV, parfois en même temps que les zones de développement de l'éolien. Préférant prévenir que subir, elles organisent une concertation à laquelle elles ne sont pas réglementairement contraintes afin d'apprécier  la pertinence des projets et d'éviter les conflits d'intérêts. En toute logique, le développement des parcs PV au sol devra s'inscrire dans le cadre des schémas de maîtrise de l'énergie et des énergies renouvelables, eux-mêmes intégrés dans les « Plans Climat-Energie Territoriaux » qui font d'ores et déjà l'objet de travaux préparatoires dans certains régions.

L'irruption des parcs PV au sol dans le paysage fournit ainsi une excellente occasion de mettre en pratique un des principes du développement durable, celui de la subsidiarité, autrement dit de la reprise en main par les acteurs des territoires de leur propre destin face aux défis majeurs que sont le changement climatique, l'épuisement des ressources non-renouvelables et la responsabilité environnementale.

Dossier réalisé et rédigé par Marc JEDLICZKA (HESPUL) , Bertrand LABREUILLE (Adhérent de SOLAGRO) et Isabelle MEIFFREN (SOLAGRO).