Selon une nouvelle étude, plusieurs pays pourraient satisfaire tous leurs besoins en énergie grâce à des systèmes de panneaux solaires flottant sur des lacs.
R. Iestyn Woolway et Alona Armstrong, spécialistes du climat, de l'eau et de l'énergie, ont analysé la quantité d'énergie qui pourrait être produite en faisant flotter des panneaux solaires sur seulement 10 % de la surface d'un million de plans d'eau dans le monde. Ils ont découvert que l'Éthiopie et le Rwanda pourraient produire plus d'énergie que leurs besoins nationaux actuels grâce aux seuls systèmes d'énergie flottants.
Comment fonctionnent les panneaux solaires flottants ?
Également connus sous le nom de systèmes photovoltaïques flottants, il s'agit de panneaux solaires montés sur des structures qui flottent sur des plans d'eau tels que des lacs, des réservoirs et des étangs.
Les systèmes de panneaux solaires flottants utilisent des pontons ou des radeaux pour maintenir les panneaux solaires à flot. Ces structures flottantes sont ancrées ou attachées aux bords des plans d'eau pour en assurer la stabilité. Les systèmes peuvent être conçus pour résister à des niveaux d'eau et à des conditions météorologiques variables, y compris les tempêtes.
Environ cinq millions de kilomètres carrés de la surface de la Terre (ou 3,7 % de la surface de la Terre qui n'est pas recouverte de glace) sont occupés par des lacs et des réservoirs. Des systèmes de panneaux solaires pourraient flotter sur un grand nombre de ces surfaces.
Tout comme les panneaux solaires installés sur des bâtiments ou au sol, les systèmes flottants convertissent la lumière du soleil en électricité à l'aide de cellules photovoltaïques. L'électricité produite est ensuite transmise au réseau ou utilisée localement. Le fait d'être sur l'eau permet de garder les panneaux solaires flottants au frais, et ils produisent plus d'électricité que les panneaux solaires terrestres et peuvent durer plus longtemps.
Les systèmes de panneaux solaires flottants sont utilisés par les pays qui ne disposent pas de beaucoup de terres, mais qui ont de grandes et nombreuses étendues d'eau. Le Ghana a récemment installé le plus grand système de panneaux solaires flottants d'Afrique sur l'un de ses réservoirs.
Nous avons utilisé un outil appelé Global Solar Energy Estimator pour nous aider à calculer la quantité d'énergie que les panneaux solaires pourraient produire sur plus d'un million de plans d'eau dans le monde. Nous avons recueilli des données sur l'ensoleillement et la température de l'air et des détails spécifiques sur les panneaux solaires. À l'aide d'images satellites des plans d'eau, nous avons déterminé quelles parties de l'eau pouvaient être couvertes par des panneaux solaires.
Nous avons exclu les plans d'eau qui s'assèchent, qui gèlent plus de six mois par an, qui sont situés dans une zone protégée et qui se trouvent à plus de 10 km d'un centre de population. Nous avons également limité la taille des systèmes solaires flottants, en tenant compte des contraintes techniques et environnementales potentielles.
Quels sont les avantages des systèmes solaires flottants pour les pays africains ?
Nos recherches ont montré que le Rwanda et l'Éthiopie pourraient produire beaucoup plus d'énergie à partir de ces systèmes qu'ils n'en utilisent actuellement. Le Rwanda pourrait produire 237 % de ses besoins énergétiques totaux actuels, et l'Éthiopie 129 %. Le Tchad pourrait générer 73 % de ses besoins énergétiques actuels grâce aux seuls systèmes solaires flottants. Le Mali, Madagascar, le Malawi, l'Ouganda, la République démocratique du Congo et le Togo pourraient générer entre 15 % et 58 % de leurs besoins énergétiques totaux grâce aux panneaux solaires flottants.
Nous avons également découvert que 1 977 plans d'eau à travers l'Afrique pourraient être utilisés pour faire flotter des systèmes de panneaux solaires. Cela permettrait d'épargner les terres qui seraient autrement nécessaires pour les panneaux solaires terrestres.
Les panneaux solaires flottants peuvent également contribuer à réduire l'évaporation de l'eau des lacs et des réservoirs. Les pays d'Afrique qui manquent d'eau pourraient en bénéficier.
Un autre avantage est que les panneaux ombragent l'eau, ce qui peut réduire la prolifération d'algues - des tapis de bactéries toxiques - qui se développent à la surface de l'eau, détruisant la qualité de l'eau et la vie aquatique. Cela peut améliorer la santé des masses d'eau et réduire les coûts de traitement de l'eau.
Les systèmes de panneaux solaires flottants peuvent également être installés dans les zones rurales, isolées ou hors réseau qui n'ont jamais bénéficié d'un approvisionnement régulier en électricité auparavant.
Quels sont les obstacles ?
Les pays africains devront résoudre les problèmes suivants s'ils veulent utiliser pleinement les systèmes de panneaux solaires flottants :
Connexion au réseau et infrastructure: De nombreuses régions d'Afrique subsaharienne ont des connexions au réseau limitées ou peu fiables. Les réseaux doivent être améliorés si ces pays veulent utiliser pleinement l'électricité produite par les systèmes de panneaux solaires flottants. Si l'extension du réseau centralisé est trop coûteuse, des solutions hors réseau, telles que des mini-réseaux près des plans d'eau, doivent être développées.
Soutien réglementaire et politique: Les gouvernements devront encourager le développement de projets de panneaux solaires flottants, notamment par des incitations, des subventions et des processus d'autorisation simplifiés. Ils devront également mettre en place des réglementations strictes, y compris des normes environnementales et de sécurité.
Considérations environnementales: Des études d'impact environnemental approfondies devront être réalisées pour éviter tout effet négatif potentiel sur les écosystèmes aquatiques et la qualité de l'eau.
Considérations sociales: Il est très important de s'engager auprès des communautés locales pour obtenir leur soutien. Il est essentiel de tenir compte de la manière dont les communautés utilisent la masse d'eau. L'objectif doit être de veiller à ce que chacun bénéficie de l'énergie produite de manière équitable et d'éviter l'"accaparement vert", qui consiste à vendre la nature pour mettre en place des systèmes d'énergie verte, au détriment des populations autochtones.
Qu'avez-vous appris d'autre de vos recherches ?
De nombreux pays disposent de grandes étendues d'eau, d'un ensoleillement important et de graves problèmes d'évaporation de l'eau et de prolifération d'algues. Les systèmes de panneaux solaires flottants peuvent résoudre ces problèmes environnementaux tout en créant une énergie à faible teneur en carbone.
Les avantages potentiels sont prometteurs. Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre leur impact sur l'environnement et optimiser leur conception et leur mise en oeuvre. Il s'agit notamment d'étudier les effets à long terme sur les écosystèmes aquatiques et les pratiques de gestion de l'eau.
Pourquoi l'énergie solaire est-elle si importante ?
La production d'énergie solaire produit peu de gaz à effet de serre par rapport aux sources d'énergie conventionnelles comme le charbon et le gaz naturel. Cela permet de lutter contre le changement climatique et de réduire la pollution de l'air. En utilisant l'énergie solaire, les pays peuvent réduire leur dépendance à l'égard des combustibles fossiles importés et renforcer la sécurité énergétique et la stabilité économique.
L'énergie solaire est également devenue de plus en plus abordable. L'objectif mondial est d'atteindre le Net Zero, c'est-à-dire de mettre fin à toutes les émissions de gaz carbonique, d'ici à 2050. Les systèmes de panneaux solaires flottants peuvent contribuer à atteindre cet objectif.
Iestyn Woolway, Reader and NERC Independent Research Fellow, Bangor University
Alona Armstrong, Professor of Energy & Environmental Sciences, Lancaster University
