Le rôle des rayons solaires dans la réalisation des objectifs de développement durable

Les réseaux solaires sont devenus une pierre angulaire de la transition mondiale vers l'énergie durable.À mesure que les pays s'emploient à atteindre les objectifs de développement durable adoptés par les Nations Unies en 2015, les systèmes photovoltaïques solaires offrent un moyen évolutif, propre et de plus en plus abordable de produire de l'électricité. Leur capacité à fonctionner à plusieurs échelles – des toits individuels aux fermes solaires à échelle de services publics – les place comme une technologie clé pour lutter contre la pauvreté énergétique, réduire les émissions de gaz à effet de serre et favoriser le développement économique.

Comprendre les rayons solaires : technologie et déploiement

Un tableau solaire est une collection de plusieurs panneaux solaires filés ensemble pour produire une quantité désirée d'électricité à courant direct (DC). Les panneaux sont généralement composés de cellules photovoltaïques en silicium, qui génèrent un champ électrique lorsqu'il est exposé au soleil. L'électricité est ensuite convertie en courant alternatif (AC) par un onduleur, ce qui le rend utilisable pour les maisons, les entreprises et le réseau.

Les installations de chauffage peuvent être montées sur les toits, montées au sol sur des systèmes de suivi ou intégrées dans des matériaux de construction tels que les bardeaux solaires. La capacité d'un réseau solaire varie de quelques kilowatts pour un système résidentiel à des centaines de mégawatts pour de grandes fermes solaires. Selon l'Agence internationale de l'énergie, la capacité solaire globale de photovoltaïque a augmenté de façon exponentielle, dépassant 1 térawatt en 2022, avec des installations accélérées dans les pays développés et en développement.

Les réseaux solaires hors réseau, associés au stockage de batteries, apportent de l'électricité dans des villages éloignés d'Afrique subsaharienne et d'Asie du Sud, où l'extension du réseau conventionnel est prohibitive. Par exemple, des initiatives comme la Banque mondiale Le programme mondial d'éclairage ont contribué à distribuer des millions de systèmes solaires domestiques, améliorant l'accès à l'énergie pour plus de 100 millions de personnes.

Contributions directes aux principaux objectifs de développement durable

ODD 7: Énergie abordable et propre

L'ODD 7 vise à garantir un accès universel à une énergie abordable, fiable, durable et moderne d'ici 2030. Les réseaux solaires sont une solution directe: ils convertissent le soleil – une ressource gratuite et abondante – en électricité sans émettre de gaz à effet de serre ou consommer de l'eau pendant l'exploitation. Le coût de l'électricité produite par les centrales solaires à l'échelle des services publics est tombé en dessous de celui du charbon et du gaz naturel dans de nombreuses régions, faisant du solaire la source la moins chère de nouvelle production d'électricité.

Les projets solaires communautaires permettent aux locataires et à ceux qui ont des toits inappropriés de bénéficier de réseaux partagés, d'élargir encore l'accès. La réalisation de l'ODD 7 nécessitera un soutien politique continu et des mécanismes de financement innovants tels que les modèles de paiement à la carte, qui ont déjà fait leurs preuves en Afrique de l'Est.

ODD 13: Action pour le climat

Le changement climatique est le défi déterminant de notre temps, et les réseaux solaires représentent l'un des outils les plus efficaces pour l'atténuer. Remplacer les centrales à combustibles fossiles par des systèmes photovoltaïques solaires évite les émissions de dioxyde de carbone; l'Agence internationale de l'énergie estime que le photovoltaïque et l'éolien combinés évitent 2,5 gigatonnes d'émissions de CO2 en 2022 seulement.

Pour s'aligner sur l'objectif de l'Accord de Paris de limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, le monde doit tripler sa capacité renouvelable d'ici 2030. Les réseaux solaires sont bien placés pour atteindre une grande partie de cet objectif en raison de leur nature modulaire et de leur coût décroissant. En plus des réseaux reliés au réseau, les réseaux solaires distribués sur le toit peuvent réduire les pertes de transmission et améliorer la résilience du réseau.

Au-delà de la réduction des émissions, les réseaux solaires favorisent également l'adaptation au climat. Par exemple, les pompes à eau à énergie solaire assurent l'irrigation dans les régions sujettes à la sécheresse, et les systèmes de refroidissement à énergie solaire peuvent préserver les vaccins et les aliments dans les zones exposées à des températures plus élevées.

ODD 8: Travail décent et croissance économique

L'industrie solaire emploie plus de 4 millions de personnes dans le monde, chiffre qui devrait croître à mesure que le déploiement s'accélère. Les emplois vont du traitement du silicium et de l'assemblage de panneaux au développement, à l'ingénierie et à l'installation de projets. Aux États-Unis, les installateurs solaires comptent parmi les professions qui connaissent la croissance la plus rapide.

Les petites et moyennes entreprises bénéficient des réseaux solaires grâce à une réduction des coûts énergétiques et à une plus grande fiabilité opérationnelle. Les entreprises agricoles, par exemple, utilisent le stockage à froid à énergie solaire pour réduire les pertes après récolte.Dans les régions où l'accès à l'énergie permet des utilisations productives – comme l'éclairage pour les classes du soir ou l'énergie pour les microentreprises – les réseaux solaires deviennent un catalyseur du développement économique local.

ODD 9: Industrie, innovation et infrastructures

Les panneaux bifaciaux, qui captent la lumière du soleil des deux côtés, stimulent le rendement énergétique de 30 % dans certaines configurations. Les panneaux solaires flottants, installés sur des réservoirs, des lacs et même au large, évitent les conflits d'utilisation des terres et réduisent l'évaporation de l'eau, une synergie avec l'ODD 6 (Eau propre et assainissement).

La résilience des infrastructures est renforcée par la production d'énergie solaire distribuée. Les microgrid alimentés par des réseaux solaires peuvent fonctionner indépendamment du réseau principal, fournissant de l'électricité fiable pendant les pannes. Ceci est particulièrement utile dans les zones éloignées ou sujettes aux catastrophes.

ODD 11: Villes et communautés durables

Les zones urbaines représentent plus de 70% des émissions mondiales de CO2, en grande partie dues à la consommation d'énergie dans les bâtiments. Les réseaux solaires de toit sur les bâtiments résidentiels, commerciaux et municipaux transforment les villes en producteurs nets d'énergie. Les politiques solaires urbaines, comme le mandat pour les toits de constructions nouvelles, sont adoptées dans des villes comme San Francisco et Tokyo.

Les jardins solaires communautaires permettent à plusieurs ménages de partager les avantages d'un seul réseau, réduisant les barrières pour les locataires et les familles à faible revenu. Dans les quartiers urbains à faible revenu et à revenu intermédiaire, l'éclairage solaire dans les espaces publics réduit la criminalité et prolonge les heures d'activité économique.

ODD 12: Consommation et production responsables

Toutefois, pour atteindre une véritable durabilité, il faut s'attaquer à l'ensemble du cycle de vie des panneaux solaires. La production de modules solaires implique des processus à forte intensité énergétique et l'utilisation de matériaux tels que l'argent, le cuivre et les métaux rares. Le recyclage des panneaux en fin de vie est essentiel pour éviter les déchets et récupérer des matériaux précieux. Le Groupe mondial de recyclage PV et des initiatives comme l'association PV Cycle en Europe sont les principaux efforts pour établir des chaînes d'approvisionnement en boucle fermée.

La conception de panneaux pour faciliter le démontage et améliorer l'efficacité des matériaux est un domaine de recherche actif. L'Agence internationale des énergies renouvelables estime que les matériaux récupérables à partir de modules solaires retraités pourraient atteindre 15 milliards de dollars d'ici 2050.

Défis dans l'expansion des rayons solaires

Intermittence et stockage de l'énergie

Les réseaux solaires ne produisent de l'électricité que lorsque le soleil brille, ce qui entraîne une discordance entre l'offre et la demande. Sans un stockage d'énergie adéquat, les fortes pénétrations du solaire peuvent causer l'instabilité du réseau. Les coûts des batteries au lithium-ion ont chuté de façon spectaculaire, rendant le stockage des batteries économiquement viable pour les applications résidentielles et les applications à l'échelle des services publics.

Utilisation des terres et incidences sur l'environnement

Les systèmes à double usage, comme l'agrovoltaïque, où les réseaux solaires sont élevés au-dessus des cultures ou des pâturages, peuvent atténuer les conflits d'utilisation des terres. Les études montrent que l'agrovoltaïque peut maintenir les rendements des cultures tout en produisant de l'électricité et en réduisant l'évaporation de l'eau. De même, les réseaux solaires flottants sur les réservoirs évitent entièrement la consommation des terres.

Coûts initiaux d'immobilisations et financement

Bien que l'électricité solaire soit bon marché au cours de sa vie, le coût initial de l'achat et de l'installation d'un réseau solaire demeure un obstacle pour de nombreux ménages et petites entreprises. Des modèles de financement novateurs, notamment des contrats de location-acquisition d'énergie, des accords d'achat d'électricité et des structures de propriété communautaire, réduisent la charge initiale.

Limitations géographiques et climatiques

Les régions à haute latitude ou à couverture nuageuse fréquente reçoivent moins d'irradiation solaire, réduisant ainsi la viabilité économique des réseaux solaires. Cependant, même des pays nuageux comme l'Allemagne et le Royaume-Uni sont devenus des leaders solaires en optimisant la conception des systèmes et en tirant parti des politiques de soutien.

Concentrations de la chaîne d'approvisionnement et de la fabrication

La Chine concentre plus de 80 % de la production de panneaux solaires, ce qui crée des vulnérabilités dans les chaînes d'approvisionnement mondiales. Les différends commerciaux et les impositions tarifaires ont perturbé l'offre et augmenté les coûts. Pour réduire la dépendance, plusieurs pays investissent dans la capacité de production nationale.

Possibilités et orientations futures

Progrès technologiques

Les cellules solaires de Perovskite, qui peuvent être imprimées sur des substrats flexibles, ont déjà atteint des rendements supérieurs à 26 % en laboratoire. Les cellules Tandem empilant le perovskite sur silicium ont atteint 33 % d'efficacité. Si elles sont commercialisées, elles pourraient réduire considérablement l'empreinte des réseaux solaires tout en augmentant le rendement énergétique.

Intégration avec Smart Grids et les véhicules électriques

La technologie V2G permet aux batteries EV de réalimenter le réseau en haute demande, transformant efficacement chaque voiture en une unité de stockage d'énergie mobile. Cette synergie entre les réseaux solaires et les EV crée un cycle vertueux : les énergies solaires alimentent le secteur des transports, tandis que les batteries EV contribuent à stabiliser le réseau. L'adoption des EV s'accélère, la valeur combinée de l'énergie solaire + stockage + EV deviendra de plus en plus convaincante.

Politique et collaboration internationale

Le succès des réseaux solaires dans la réalisation des ODD dépend fortement des politiques de soutien. Le comptage net, les tarifs d'alimentation, les normes de portefeuilles renouvelables et la tarification du carbone incitent à l'adoption du solaire. Les collaborations internationales, telles que l'Alliance solaire internationale (ISA), favorisent le partage des connaissances et mobilisent le financement de projets solaires dans les pays en développement ensoleillés. L'objectif de l'ISA, qui consiste à mobiliser 1 000 milliards de dollars d'investissements solaires d'ici 2030, souligne l'ampleur des ambitions requises.

Solutions communautaires et hors réseau

Les réseaux solaires décentralisés sont particulièrement adaptés aux populations rurales et hors réseau.Les microréseaux alimentés par l'énergie solaire et les batteries peuvent fournir de l'électricité 24/7 aux villages, des lampes à kérosène et des générateurs diesel.Les entreprises sociales comme M-KOPA ont connecté plus d'un million de foyers en Afrique par le biais de systèmes solaires payants.Ces solutions non seulement améliorent l'accès à l'énergie, mais aussi améliorent l'éducation, la santé et l'égalité des sexes.

Conclusion

En fournissant de l'électricité abordable et propre, ils réduisent la pauvreté, stimulent la croissance économique, améliorent les résultats en matière de santé et luttent contre le changement climatique. Bien que des défis subsistent – l'immobilité, le coût, l'utilisation des terres et la concentration de la chaîne d'approvisionnement – le rythme de l'innovation et de la dynamique politique s'accélère. La communauté mondiale doit continuer d'investir dans la recherche, les infrastructures et la coopération transfrontalière pour réaliser pleinement le potentiel des réseaux solaires.

Pour de plus amples informations sur l'intersection de l'énergie solaire et du développement, voir les notes de politique de l'IRENA SDG et [Initiative de l'ONU pour l'énergie durable pour tous.

  • Les réseaux solaires permettent universellement l'ODD 7 (énergie abordable et propre) et l'ODD 13 (action climatique).
  • La création d'emplois dans la fabrication, l'installation et la maintenance de l'énergie solaire soutient l'ODD 8 (travail décent et croissance économique).
  • Des innovations comme l'agrovoltaïque et le solaire flottant abordent les conflits d'utilisation des terres tout en faisant progresser l'ODD 11 (villes durables) et l'ODD 2 (faim zéro).
  • Le recyclage et l'approvisionnement responsable en matières sont conformes à l'ODD 12 (consommation et production responsables).
  • Les solutions solaires hors réseau sont essentielles pour assurer l'accès universel à l'énergie dans les régions mal desservies.
  • La continuité des politiques et la collaboration internationale sont essentielles pour faire passer les réseaux solaires aux niveaux requis d'ici 2030.