François-Xavier CALLENS Responsable développement des Energies Renouvelables

Présentation Lumiwatt

PROGRAMME

•  Introduction •  Tour de table - échanges sur les compétences présentes •  Tweed & exemple d'une opération •  La plateforme énergie répartie – Philippe DEGOBERT •  Gisep – Philippe DEGOBERT •  LumiWatt et LumiWatt 2 - Tristan DEUIGNE •  lunch •  visite de la plateforme LumiWatt

- 2 -

LE CD2E POLE D’EXCELLENCE REGIONAL ACTEUR DE L’ECO-TRANSITION

- 3 -

AUTRES'ACTEURS'ET'

FILIERES'ACCOMPAGNEES'

Ac#vités)globales):)Stratégie,)Prospec#ve)et)Partenariats.))Sur'l’Innova9on,'l’Interna9onal,'les'emplois'et'les'modèles)économiques)))

(Economie,'Circulaire'–'Economie'de'Fonc9onnalité'–'Pensée'Cycle'de'Vie.)'en'lien'avec'Europe'2020.'

Ac#vités)de)support)et)d’anima#on)dans)le)cadre)du)P.E.R.)GRH,'Interna9onal,'Veille'et'Intelligence''Economique,'Innova9on,'Développement.'Agencement)des)acteurs)et)territoires))

Ac#vités)de)base.))Sou9en'aux'éco@structures).'Support'spécialisé'aux'filières)et'clusters'ini9és'par'le'CD2E'ou'en'région.''

SEDILAB'

'

'

valorisa9on'

SEDIMENTS''

!autour!de!

SEDIMATERIAUX

.'

Sites'et'

Sols'

Pollués'

'

Friches'

CLUSTERS''en'lancement'FILIERES'

ACCOMPAGNEES'POLE'

COMPETITIVITE'

Autres'clusters'et'

pôles'régionaux''

(autres'P.E.R.,''P'de'

C.','filières'…)'

'

Territoires'

régionaux'

+'

Euro'Région''

4'

ECONOMIE'CIRCULAIRE.'

' '

TEAM'².'

'

'

'

Innova9on'

dans'le'

Recyclage''['

déchets''[

nouvelles'

ma9ères'

premières'

INGENIERIE'DE'L’ECOCONSTRCUTION.'

' '

EKWATION'

'

'

Pôle'Eco'

construc9on'

autour!de!VILLAVENIR'

REHAFUTUR'

HALLE'E.M.'

LMCU.'

Eco'matériaux'

[efficacité'

énergé9que'–''

éco'

construc9on' CYCLE'DE'VIE'DE''L’EAU'

' '

AQUAPRIS''

'

Pôle'«'cycle'

de'l’eau'»'

'

'

Préserva9on'

ressource'en'

eau.'Usage'

de'l’eau'

ENERGIES'RENOUVELABLES''

' '

LUMIWATT''

'

Centre'Test'

Solaire'PV'+'

phase'2'UP'

ENR'

'

'Préserva9on'

ressources'

énergé9ques'

Développe'

['ment'de'

nouvelles'

ressources'

PENSEE'CYCLE'DE'VIE'

' ' '

AVNIR'

'

Plateforme'

ACV'

'

ACV.'Eco'

concep9on,'

Affichage'

environne

mental'

CLUSTER'

Filière'des'Energies'Renouvelables':''

'

[''''EnR'et'bâ9ment'(filière'éco[construc9on)'

'

[  Pilotage'sous[filières''

[  solaire'thermique'

[  solaire'photovoltaïque'

[  Géothermie'

'

[  Appui'sous[filières''

[  Bois'Energie'

[  H2'

[  EMR'

[  Biogaz[Méthanisa9on'

[  Eolien'

CONTEXTE MONDIAL

CHANGEMENT CLIMATIQUE

- 6 -

Changement climatique

•  Inévitable : causes multiples, planétaires •  Enjeux : le maîtriser et s’adapter.

Potentiel EnR

EVOLUTION MARCHE FRANCAIS

- 9 -

PUISSANCE RACCORDEE

SOURCE HESPUL

AO'CRE':'distorsion'territoriale'

EVOLUTION DE LA DEMANDE SOURCE SER

EVOLUTIONS TARIF D’ACHAT SOURCE HESPUL

2016':'fin'du'tarif'd’achat??'

ILLUSTRATIONS SOURCE HESPUL

- 13 -

SOURCE HESPUL ET SER DATES DIFFERENTES

- 14 -

PUISSANCE INSTALLEE EN EUROPE

AU 31/12/13

- 16 -

LA TECHNOLOGIE PHOTOVOLTAIQUE

- 17 -

Le photovoltaïque : Comment ça marche ?

–  Les photons communiquent leur énergie aux atomes : •  Création d’une charge négative (électron) et une charge positive (trou) :

paire électron-trou.

•  Si une connexion extérieure est placée aux bornes de la cellule, les électrons rejoignent les « trous » via la connexion extérieure, donnant naissance au courant électrique.

Une cellule comporte trois parties •  Zone Dopée de type n : excès d’électrons •  Zone Dopée de type p : déficit d’électron. •  Une jonction (dite p-n).

Quelles utilisations ?

–  Raccordé / non raccordé au réseau électrique

Le module photovoltaïque produit du courant continu transformé en courant alternatif via un onduleur.

Le courant est directement consommé par les appareils électriques ou peut être réinjecté sur le réseau, ou stocké.

–  Alimentation des satellites. –  Alimentation des relais téléphoniques –  Pompage de l’eau, électrification d’un village rural… –  Alimentation des lampadaires, des boitiers appels au

secours…

Le Watt crête (Wc)

•  Unité de référence pour mesure la performance des panneaux solaires

•  Wc = puisssance maximale fournie dans des conditions standard (attention aux extrapolations !): –  Ensoleillement de 1000 W/m² –  Température ambiante : 25°C –  Spectre lumineux correspondant à celui du soleil traversant 1,5

atmosphère

–  Exemple : •  Module 150 Wc de 1m² •  Pour un rayonnement solaire incident de 1000W/m², il fournit

une puissance de 150 W. le rendement est 15%

Les technologies

•  Technologies cristallines: –  Silicium purifié et découpé en fines lamelles –  Rendements 12-20%, prix élevés

•  Technologies « couches minces » : –  Dépôts de « poudres » semi-conductrices –  Rendements 5-13%, prix modérés –  Inquiétudes sur les matériaux utilisés

•  Technologies hybrides : –  Association des 2 technologies –  Rendements et coûts supérieurs aux

technologies de base utililsées

Les principales technologies de cellules photovoltaïques

–  Technologies cristalines: •  Silicium monocristallin •  Silicium polycristallin

–  Technologies hybrides

–  Technologies couches minces •  Silicium Amorphe •  Tellurure de Cadmium •  Disélénure de Cuivre, Indium •  Disélénure de Cuivre, Indium, et Gallium

Anti reflet

Verre de protection Contact avant

Si dopé n

Si dopé p Contact arrière

Source : IRDEP

Performance des cellules

•  Selon le spectre lumineux

•  Selon l’intensité lumineuse

•  Selon la température des cellules

Technologies cristallines

•  Silicium monocristallin –  Jonction avant –  Jonction arrière

•  Rendement : modules 16 à 20% / 180 Wc/m² (labo : 24,7%)

•  Coût élevé, •  rend. faible si faible lumière

•  Silicium polycristallin •  Rendement : modules 12-14 %

(100 Wc/m2), •  moins cher que monocristallin, •  Faible rendement sous faible

éclairage

Anti reflet

Verre de protection Contact avant

Si dopé n

Si dopé p Contact arrière

Technologies cristallines

Technologies Couches minces

•  Silicium amorphe •  Rendement Modules : 6 à 8% (labo : 13%), •  Peu cher, bon rendement même en faible éclairage •  rendement faible en plein soleil (60 Wc/m2)

•  CIS/ CIGS •  Rendement Modules : 8 à 13% (Labo : 20,3%) •  faible coût

•  CdTe

•  Rendement Modules : 11% (Labo : 16,5%) •  faible coût

•  Cellule organique

•  + faible coût •  - Faible rendement, stabilité

Source : IRDEP

Technologies couches minces

Technologies hybrides & multicouches

•  Cellule tandem (empilement de deux cellules simples) •  + bon rendement, spectre plus large •  - Coût élevé

•  Cellule multijonctions •  + Très bon rendement •  - Coût élevé

Source : IRDEP

Evolution du rendement des cellules solaires

• Nanofils

Les technologies cristallines sont les plus installées

Jusqu’à présent, l’Europe tirait le marché

Le marché mondial du photovoltaïque

Constance de développement des marchés

TEMPS DE RETOUR ENERGETIQUE

- 31 -

Temps de retour énergétique du photovoltaïque

Conférence'européenne'PV['2009'

Temps de retour énergétique du photovoltaïque

DURABILITE ET RISQUE

- 34 -

- 35 -

Encrassement

Grèles, chocs, marche sur les modules : microfissures…

Délamination liè au mauvais process de fabrication

- 38 -

RECYCLAGE

Economie Circulaire dans le photovoltaïque

Economie Circulaire dans le photovoltaïque

Les premiers panneaux photovoltaïques certifiés Cradle to Cradle sont disponibles ! L'énergie renouvelable va enfin le devenir véritablement avec les premiers panneaux photovoltaïques certifiés Cradle To Cradle au niveau Argent. Car si nous voulons de l'énergie renouvelable, faisons en sorte que les matériaux qui composent les panneaux le soient également (ex : les réserves d'Indium

nécessaires à leurs fabrications sont estimées à 19 années seulement !). C'est avec cette intention que la société Sunpower a fait certifier deux de ses modèles, la Série E et la Série X, dont le modèle X est aujourd'hui le plus

performant au monde '

Evolution prix installations

- 41 -

Évolution prix

•  2009 : –  3kWc : environ 6€/Wc –  100kWc : environ 5€/Wc

•  2014 : –  3kWc : environ 3,2€/Wc –  100kWc : environ 2,3€/Wc

Évolution prix

AUTOCONSOMMATION : PRESPECTIVES A MOYEN TERME

- 44 -

Parité réseau : coût PV=prix marché Dernier AO CRE / 100-250 kWc : 15,3c€/kWh sur 20 ans

Parité réseau

- 48 -

Évolution prix Évolution prix

SECTEUR RESIDENTIEL

- 49 -

SECTEUR TERTIAIRE

- 50 -

PERSPECTIVES – OBJECTIFS REGIONAUX SOURCE SER

PERSPECTIVES REGIONALES

•  AAP Tertiaire – aides existantes CR

•  Primes autoconsommation résidentiel

•  TRI – Critères Feder

•  Démonstrateur Lumiwatt 2

VOLONTÉS POLITIQUES

- 53 -

SOLAIRE A CONCENTRATION PAS EN FRANCE

- 54 -

- 56 -

Zone du projet

Base du 11/19

Loos en Gohelle

Liévin

Lens

PLATEFORME TECHNOLOGIQUE

COMPARAISON TECHNOLOGIQUE SOUS NOS LATITUDES PLATEFORME PROPOSÉE POUR TESTS AVEC FABRICANTS

INFORMATION/SENSIBILISATION/FORMATION

PLATEFORME TECHNOLOGIQUE

Bilan des trois premières années

•  Trois années d’analyse réalisées avec le CD2E et l’appui d’écoles d’ingénieurs (Ensam, Centrale Lille)

•  Analyse annuelle 2013 •  Une centaine de groupes de visiteurs représentant plus de 2500

personnes

Néanmoins, cette plateforme n’a pas pu avoir un rayonnement et une dynamique plus importante du fait du moratoire photovoltaïque de fin 2010 qui a notamment eu deux conséquences : •  bloquer la demande et donc stopper une filière qui en région Nord-Pas

de Calais représentait plus de 300 PME-TPE installateurs. •  limiter notamment le développement de formation (même si un

programme complet avait été monté), et de la R&D technologique in situ.

ANALYSE DES DONNEES DE LUMIWATT

- 60 -

Analyse données du site

Performance annuelle sur 2013

'[''''

'200''

'400''

'600''

'800''

'1.000''

'1.200''

'1.400''

PRODUCTIVITE)EN)KWh)DC/KWc)SUR)2013)D' N' O' S' A' J***' J' M' A' M' F' J'

Analyse données du site – exemple 1

Journée à fort ensoleillement

Analyse données du site – exemple 1

Journée à fort ensoleillement et forte température

Analyse données du site – exemple 1

Performance trackers

[50%'

[40%'

[30%'

[20%'

[10%'

0%'

10%'

20%'

30%'

40%'

50%'

'J'' 'F'' 'M'' 'A'' 'M'' 'J'' 'J'' 'A'' 'S'' 'O'' 'N'' 'D''

performance)en)DC)tracker/shed)(exclusion)µm))sur)2013)et)HIT)sur)janvier))

HIT'

M'BC'

M'

P'

aSi'TJ'

CIS'

aSi'

CIGS'

DEMONSTRATEUR USAGE DES ENR ELECTRIQUES

- 66 -

Développements 2014-2016

Plateforme 1

PRODUCTION*ENR* GESTION*/*MONITORING*

Développements 2014-2016

Plateforme 2 - UP ENR usage de la production d’EnR

PRODUCTION*ENR* GESTION*/*MONITORING*

STOCKAGE*

USAGES*

4'partenaires'différents,'avec'

champs'inclinaison'et'

orienta9on'complémentaire'

3'technologies'différentes,'

pe9tes'puissances'

2'technologies'différentes'

Développements 2015-2016

Plateforme'

maintenance'

Plateforme'

technologique'

solaire'thermique'

Modifica9on'

inclinaison/

orienta9on'des'

champs'pv'

Centralisa9on'

de'données'EnR'

Faible'pente'ou'

forte'

Orienta9on'SE'–'SO'

'

Obj':'démonstra9on'

pour'les'couches'

minces…'

cd2eRue de Bourgogne - Base 11/19 - 62750 Loos-en-Gohelle

Tél.: +33 (0)3 21 13 06 80 Fax: +33 (0)3 21 13 06 81www.cd2e.com

Place aux questions et à la visite