La production française d'électricité a été de 550 TW.h en 2002 (1 TW.h = 1 milliard de kW.h).

 

On remarque :
- que la majorité des pays développés sont dans des zones autant ou mieux insolées que la France, objet du calcul ci-dessous (l'Europe du Nord : Pays-Bas, Grande Bretagne, Nord de l'Allemagne etc, n'est pas très en-dessous de 100 kWh/m2/an ; seuls les pays nordiques ont un déficit fort),
- que les pays en développement sont tous mieux insolés que la France.
 

 

 Si nous ne regardons que les productions brutes, il faudrait donc couvrir de panneaux solaires une surface de 5.000.000.000 m2 environ pour assurer la production française d'électricité, soit 5.000 km2 environ.

 

 C'est certes considérable en valeur absolue, mais rapportée à la surface du territoire métropolitain (qui est de 500.000 km2), cela n'en représente que 1% environ. Et surtout, la surface bâtie en France (hors routes, parkings, et surfaces artificielles non bâties) est désormais supérieure à 10.000 km2 (cette valeur a été atteinte en 1997 ; voir chiffres sur l'urbanisation).

 En nous contentant de couvrir la moitié de la surface de toits existante de panneaux solaires, nous pouvons donc disposer d'une production brute qui est du même ordre de grandeur que notre consommation électrique annuelle, c'est-à-dire quelque chose qui est de l'ordre de 20 à 40% de notre consommation d'énergie totale, selon la manière de compter l'électricité (voir explications ici).

En outre, la consommation finale d'électricité en France en 2002 n'a pas été de 550 TWh, mais plutôt de 420 TWh : 10% de la production est perdue dans le réseau électrique pendant le transport et la distribution, et 15% de notre électricité est exportée. Comme la production solaire est généralement faite sur le lieu de consommation, nous n'avons pas à tenir compte des pertes de réseau pour la production photovoltaïque si celle-ci devient très répandue. Par ailleurs il semblerait curieux de faire de l'électricité de cette manière pour l'exporter, donc c'est plutôt sur les 420 TWh de consommation domestique qu'il faut raisonner, et la surface à mobiliser est un peu moins importante : 0,8% du territoire plutôt que 1%.

 Par contre si un tel mode de production devenait très répandu, il faudrait stocker une part importante de la production obtenue. En effet, il n'y a du soleil que le jour (c'est même une définition du jour !), alors qu'une partie importante de l'électricité est consommée la nuit (consommation des usines qui tournent en permanence, appareils de froid domestiques, une partie de l'électronique de loisirs, éclairage, chauffage....). En outre il y a plus de soleil l'été, alors que l'on consomme plus d'électricité l'hiver.

 Et c'est là que commencent les ennuis, car l'électricité se stocke très mal. A titre d'exemple voyons ce que donne un stockage sous forme d'hydrogène, cet hydrogène étant obtenu par électrolyse avec l'électricité obtenue du panneau solaire :

 Si nous prenons l'hypothèse que les 2/3 de ce qui est produit doivent être stockés (ne serait-ce que du jour vers la nuit), le dernier tiers étant consommé au moment de sa production, on voit donc que ce serait plutôt 2% de la France (en gros 0,8%*1/3 + 3*0,8%*2/3) qu'il faudrait couvrir de panneaux, si l'on tient compte des pertes associées et si le stockage se fait avec des piles.

 Si le stockage se fait avec une batterie au plomb, ce qui est la manière actuelle de faire, le calcul est un peu différent : le rendement du stockage est de 70% en gros, mais il faut aussi déduire l'énergie de fabrication de la batterie, tout comme il faut tenir compte de l'énergie de fabrication du panneau. Cette dernière représente aujourd'hui de l'ordre de 5 ans de production dudit panneau, auquel il faut rajouter 5 ans de fonctionnement pour "rembourser" l'énergie de fabrication de la batterie, ou des batteries qui se succèderont (car la durée de vie d'une batterie au plomb va de 5 à 20 ans !).

 Sachant que le panneau a une durée de vie de 25 ans environ, on peut retenir comme ordre de grandeur que la moitié du temps de fonctionnement sert à rembourser l'investissement énergétique de départ. si l'on stocke avec des batteries. Si nous stockons sur pile, nous pouvons forfaitairement prendre les mêmes déductions pour la fabrication de la pile elle-même, du réservoir d'hydrogène, de l'électrolyseur, etc.

 De ce fait, selon le moyen de stockage utilisé nous aboutissons aux ordres de grandeur suivants :
 

 - avec une pile à combustible : 2*(0,8%*1/3 + 3*0,8%*2/3) = 4% du territoire,

 - avec des batteries : 2*(0,8%*1/3 + (0,8%*2/3)/0,7) = 2% du territoire,

 Dit autrement, si nous voulons aussi produire l'énergie nécessaire à la fabrication des panneaux et des batteries, c'est entre 2 et 4% de la surface du pays qu'il faut couvrir. Si nous ne sommes plus en mesure, avec un tel pourcentage, d'envisager la production de la totalité de l'électricté française, ces ordres de grandeur n'interdisent pas encore de penser qu'il devrait être possible de tirer du photovoltaïque beaucoup plus qu'aujourd'hui.

 En outre, la production des panneaux solaires va encore connaître des sauts technologiques. Par exemple, avec les technologies dites des couches minces (parce que cela consiste à déposer de très minces couches de semi-conducteur sur un substrat en plastique), la durée de production du panneau qui compense l'énergie dépensée pour sa fabrication pourrait être ramenée à moins de 2 ans, voire à moins d'un an. Cela lèverait un premier obstacle pour envisager un déploiement significatif de cette forme de production (rappelons que la consommation de filière des hydrocarbures est de 20% : cela signifie que pour chaque litre de pétrole consommé au final nous avons brûlé 20 cl en plus pour l'extraction, le transport et le raffinage).

 Mais, pour l'heure, c'est le stockage qui constitue encore le point faible. On pourrait bien sûr envisager de produire en masse du solaire photovoltaïque connecté au réseau, mais si le but du jeu est de s'affranchir des combustibles fossiles ou des émissions de gaz à effet de serre, alors il vaut mieux utiliser des barrages ou des centrales nucléaires (voir ci-dessous). En outre comme la production est intermittente, on ne peut pas envisager un système "100% solaire photovoltaïque" sans stockage ou sans moyen complémentaire. Et lorsque l'intermittence est très forte (ce qui est le cas du solaire photovoltaïque : tout la journée, rien la nuit) les moyens complémentaires sont du gaz ou du charbon, ce qui n'est pas optimum pour les deux objectifs mentionnés dessus !

 Si les systèmes solaires sont envisagés essentiellement pour de l'autoconsommation, il faut donc stocker : avec les technologies actuellement disponibles (les batteries plomb-acide), il faudrait mettre dans chaque maison quelques tonnes de batteries (voir calculs sur cette page), et les ressources nécessaires seraient assez considérables. Un déploiement significatif de panneaux photovoltaïques reste donc difficile à envisager aujourd'hui sans un perfectionnement important des dispositifs de stockage, outre que les puissances fournies par la décharge d'une batterie sont beaucoup plus adaptées aux applications domestiques qu'industrielles (en France l'industrie consomme à peu près la moitié de l'électricité produite). Et dans le domaine du stockage, malheureusement, les progrès semblent moins en vue que pour ce qui concerne les panneaux eux-mêmes.