Les grands enjeux de la filière photovoltaïque, Éric Goubier
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[Interview] Les grands enjeux de la filière photovoltaïque : L’importance de la coopération entre la recherche et l’exploitation opérationnelle des innovations photovoltaïques – Agnès Arnaud

Dans cette série d’interviews “Les grands enjeux de la filière photovoltaïque“, des acteurs majeurs de la filière sont mis à l’honneur. Ceux-ci participent à rendre le cycle de vie des panneaux solaires photovoltaïques le plus vertueux possible.

Agnès Arnaud, Directrice Générale de l’Institut de Transition Energétique (ITE) INES Technologies – France

Agnès Arnaud

POUVEZ-VOUS PRÉSENTER L’ITE INES – TECHNOLOGIES ?

 Agnès Arnaud : L’ITE INES Technologies est un centre de recherche combinant la recherche, la formation et des partenariats industriels pour accélérer le transfert d’innovation et le déploiement de l’énergie photovoltaïque. L’institut a récemment changé de nom (anciennement INES 2S) et a élargi son champ d’action au-delà des systèmes solaires pour inclure l’aspect technologique des cellules photovoltaïques.

L’Institut fonctionne grâce à un consortium de parties prenantes de la filière photovoltaïque, piloté par plusieurs acteurs, notamment l’Université Savoie Mont-Blanc (USMB), le CEA (qui fournit la majorité des ressources de recherche et les plateformes), et en collaboration avec des acteurs comme Soren, ainsi que des partenaires industriels tels que Renault, Delta Dore, Colas avec Wattway.

L’objectif majeur est de réduire la dépendance européenne envers l’Asie, d’où proviennent 97 % des panneaux photovoltaïques, en faisant émerger de nouveaux fabricants de panneaux en France et en Europe pour favoriser la souveraineté nationale.

Les missions principales de l’ITE visent ainsi à stimuler et développer l’industrie photovoltaïque en Europe, en cherchant à introduire des innovations pour soutenir son déploiement sur les réseaux et améliorer son acceptation sociétale, notamment par des considérations environnementales.

QUELLES SONT LES GRANDES MISSIONS ET CHAMPS DE RECHERCHE DE L’ITE INES – TECHNOLOGIES ?

A.A : Il se structure autour de trois programmes principaux :

  • Le programme Technologie des cellules, en amont, est centré sur l’étude des matériaux et les cellules photovoltaïques (silicium, pérovskites).
  • Le programme Développement des panneaux est dédié aux technologies d’assemblage, au déploiement des panneaux, à la maintenance des centrales, ainsi qu’ au vieillissement, à la durabilité et au recyclage.
  • Le programme Intégration de l’énergie photovoltaïque aux réseaux porte sur la gestion de solutions photovoltaïques au niveau des bâtiments, et l’autoconsommation, individuelle et collective.

L’ITE INES – Technologies opère sur le modèle du transfert technologique. Il accompagne le développement 3Sun, qui est la seule giga-factory de modules photovoltaïques en Europe, située en Sicile. L’institut accompagne également des projets hors giga-factory s’appuyant sur l’expertise du CEA et du consortium. À ce titre, un autre exemple est la start-up HeliUP, qui fabrique des panneaux légers pour les toitures commerciales et industrielles, sans nécessiter de renforcement structurel.

LE PHOTOVOLTAÏQUE N’EST PLUS SEULEMENT UNE TECHNOLOGIE DE PRODUCTION D’ÉLECTRICITÉ : COMMENT SON INTÉGRATION DANS DE NOUVEAUX USAGES TRANSFORME-T-ELLE LA FILIÈRE ?

A.A : Les efforts se concentrent sur le déploiement maximal du photovoltaïque sur des surfaces déjà artificialisées, y compris le photovoltaïque léger et l’intégration à la chaussée via des dalles photovoltaïques (comme Wattway avec Colas) pour des zones comme les aéroports ou les parkings, un positionnement alternatif aux ombrières solaires.

L’institut met également l’accent sur l’éco-conception, la réduction des matériaux critiques et le recyclage des panneaux dans la fabrication technologique répandue à grande échelle, considérant cela comme un domaine stratégique crucial pour la transition énergétique.

L’enjeu fondamental pour la filière reste malgré tout d’augmenter la production d’électricité solaire pour électrifier les usages et réduire la dépendance aux énergies fossiles d’ici 2050 (aujourd’hui estimée à plus de 70%). Actuellement, le silicium est la technologie ultra-dominante, représentant entre 95 % et 99 % des panneaux photovoltaïques dans le monde. L’ITE travaille sur les technologies de cellules tandem qui combinent une cellule silicium avec un autre matériau, comme les pérovskites, pour absorber les longueurs d’onde que le silicium n’absorbe pas, augmentant ainsi les rendements. L’institut travaille également sur l’expertise des batteries de seconde vie pour le stockage électrique, afin de lisser le pic de production du photovoltaïque.

En dehors de la transition énergétique, l’ITE utilise ses compétences pour l’application spatiale, qui dépend du soleil comme seule source d’énergie, pour développer des générateurs solaires autonomes pour les constellations européennes de satellites. Ce travail contribue à l’indépendance stratégique de l’Europe dans ce domaine.

VOS TRAVAUX PORTENT SUR DES APPLICATIONS VARIÉES COMME LE BÂTIMENT, LES VÉHICULES OU ENCORE LES INFRASTRUCTURES : QUELS SONT AUJOURD’HUI LES CAS D’USAGE LES PLUS PROMETTEURS ? ET LES PLUS INNOVANTS ?

A.A : Le panneau photovoltaïque léger est considéré comme l’innovation la plus significative car il permet de recouvrir des millions de kilomètres carrés de toitures commerciales et industrielles déjà artificialisées, contribuant fortement à la transition énergétique.

L’ITE travaille également sur le photovoltaïque intégré aux véhicules (VIPV) où la collaboration avec Renault a mené à la réalisation d’une mise en application dans le concept car Emblème. L’avantage coût-bénéfice d’un toit solarisé n’étant pas encore suffisant pour l’intégrer aux petites voitures, l’étude est élargie aux véhicules plus grands comme les bus et les camions, où le photovoltaïque pourrait prolonger l’autonomie du système électrique embarqué.

Enfin, l’installation de panneaux est prometteuse pour les grands linéaires (bords de chemins de fer ou de routes) où l’on cherche à éviter l’installation au sol, avec une recherche sur la mise en série pour faire monter la tension et réduire la consommation de cuivre. D’autres types de développement incluent la grille photovoltaïque pour l’agriculture (agrivoltaïsme) et le photovoltaïque flottant (floating PV) pour les étangs.

COMMENT ACCOMPAGNEZ-VOUS LE PASSAGE DES INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES VERS DES SOLUTIONS INDUSTRIALISÉES ET DÉPLOYABLES À GRANDE ÉCHELLE ?

A.A : L’ITE collabore avec ses partenaires pour développer des briques technologiques génériques en amont, qui sont ensuite affinées en solutions spécifiques avec les industriels afin d’accélérer le transfert de technologie. L’institut accompagne ensuite leur développement auprès des partenaires, comme 3Sun à Catane, et s’appuie sur son expertise en caractérisation, vieillissement, et simulation pour les technologies. Sa maîtrise de plusieurs technologies (légère pour VIPV, HeliUP, et spatial) permet d’irriguer différents domaines.

Impliqué dans les projets de giga-factory Holosolis et Carbon, l’ITE est identifié comme le laboratoire de R&D pour ces initiatives. L’institut se positionne comme un pivot essentiel au dialogue entre les trois grandes usines de production photovoltaïque européennes (Holosolis, Carbon, 3Sun) et entretient des partenariats avec chacune d’elles.

QUEL EST VOTRE LIEN AVEC L’ÉCO-ORGANISME SOREN ?

A.A : Soren est un tiers de confiance fournissant son expertise et ses simulations pour éclairer les réflexions sur la réglementation et l’éco-modulation. Ce positionnement en avance de connaissances des technologies et des bases de données mondiales, développé depuis plus de 10 ans, permet à l’ITE d’apporter un éclairage essentiel au service de l’État et de la filière solaire française et européenne.

EN QUOI LES INNOVATIONS DÉVELOPPÉES AU SEIN DE L’ITE INES – TECHNOLOGIES (BIPV, MOBILITÉ SOLAIRE, NOUVELLES APPLICATIONS) VIENNENT-ELLES INTERROGER OU FAIRE ÉVOLUER LES PRATIQUES DE LA FILIÈRE EN MATIÈRE DE FIN DE VIE ET DE RECYCLAGE ?

A.A : L’industrie européenne est confrontée au risque de ne pas avoir de partenaires industriels pour utiliser les avancées de la recherche. L’objectif en Europe est de préserver une part du marché (environ 30 % à 40 %) pour les acteurs locaux et permettre une industrialisation en Europe face aux géants chinois. C’est une question actuellement étudiée par l’Europe dans le cadre de l’IAA (Industrial Accelerator Act).

L’ITE a développé des solutions pour l’usage de panneaux en seconde vie, qui a abouti à la création d’une start up dans ce domaine, Solreed. Le recyclage des panneaux est un sujet qui devient particulièrement important, en relation directe avec le rythme d’installation de ce matériel. Ainsi, des solutions technologiques ont été développées, en collaboration avec des acteurs du recyclage comme ENVIE 2E et Soren, qui permettent une meilleure récupération des matériaux. Ces filières sont en train de se structurer et la recherche est là pour les accompagner dans cet enjeu majeur.

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