Solar est clairement - excusez le jeu de mots - ayant son moment au soleil.

Après avoir été la principale source de nouvelles capacités d'énergie renouvelable pendant quelques années, l'énergie solaire est devenue en 2020 la première source d'énergie nouvelle à grande échelle à partir de toutes les sources d'énergie. Et le solaire continue de progresser - en bonne voie pour établir un nouveau record de capacité ajoutée pour cette année 2021.

L'émergence du solaire comme principale source de nouvelles capacités électriques est motivée par deux facteurs principaux. Le premier est la transition en cours vers des sources d'énergie propres sans émissions. La seconde est la forte baisse du coût des installations solaires au cours de la dernière décennie, qui a rendu l'énergie solaire compétitive ou même moins chère que les sources d'énergie à base de combustibles fossiles.

Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur la façon dont l'énergie solaire est utilisée à l'échelle des services publics.

Qu'est-ce que l'énergie solaire à grande échelle ?

L'énergie solaire à grande échelle décrit les grandes centrales solaires qui produisent de l'électricité pour le réseau électrique. Le réseau électrique distribue à son tour l'électricité aux utilisateurs finaux. L'énergie solaire générée par les centrales solaires est vendue aux services publics et à d'autres gros consommateurs d'électricité par le biais de contrats d'achat d'électricité, dont nous parlerons plus loin dans l'article.

L'Energy Information Administration (EIA) des États-Unis considère qu'une centrale électrique est "à l'échelle d'un service public" si sa capacité de production totale est de 1 mégawatt (MW) ou plus. Il existe actuellement plus de 10 000 installations photovoltaïques (PV) qui répondent à cette définition.

La baisse des coûts et l'augmentation de la demande d'énergie renouvelable ont vu le boom de l'industrie solaire à grande échelle ces dernières années. L'EIA estime que l'énergie solaire est désormais la principale source de nouvelles capacités de production d'électricité, représentant 39 % de la nouvelle capacité qui devrait être ajoutée en 2021, devant l'éolien et le gaz naturel.

Alors que de nombreuses centrales solaires utilisent la même technologie que les systèmes d'énergie solaire domestique - le photovoltaïque solaire - elles fonctionnent à une échelle beaucoup plus grande, ce qui leur permet de produire de l'électricité à un coût encore plus faible.

La plupart des centrales solaires à grande échelle utilisent une technologie très similaire aux systèmes résidentiels ; vous trouverez probablement peu de différence technique entre un panneau solaire utilisé sur une ferme solaire et un panneau solaire au-dessus d'une installation domestique typique. Bien entendu, les fermes solaires fonctionnent à une échelle supérieure de plusieurs ordres de grandeur, ce qui leur permet de réduire les coûts unitaires grâce à des économies d'échelle.

Types solaires à l'échelle des services publics
Il existe deux principaux types d'énergie solaire à grande échelle :

• Énergie solaire photovoltaïque (PV) - mieux connue sous le nom de panneaux solaires
• Énergie solaire concentrée ou énergie solaire thermique

1. Centrales solaires photovoltaïques (PV)

Alternativement appelé "parcs solaires", le photovoltaïque solaire à l'échelle industrielle décrit l'utilisation d'un grand nombre de panneaux solaires (panneaux solaires) installés ensemble pour créer une centrale électrique.

La technologie et la configuration des centrales solaires photovoltaïques sont assez similaires à celles des panneaux solaires résidentiels sur les toits. Dans les deux cas, les panneaux solaires captent la lumière du soleil et utilisent le processus photovoltaïque pour convertir la lumière du soleil en électricité à courant continu (CC), qui est ensuite convertie en courant alternatif (courant alternatif) - qui est l'électricité que les maisons utilisent.
Cependant, dans certains domaines clés, le PV à grande échelle diffère du solaire domestique en termes d'échelle, de mode de montage et de technologie de suivi.

• Échelle : les centrales solaires photovoltaïques utilisent des milliers ou des centaines de milliers de panneaux solaires pour produire de l'électricité à l'échelle des services publics. Solar Star, la plus grande ferme solaire des États-Unis, utilise 1,7 million de panneaux solaires répartis sur 1 200 hectares à Los Angeles et dans le comté de Kern, en Californie.
• Au sol : étant donné le nombre considérable de panneaux solaires nécessaires, les centrales photovoltaïques sont installées au sol, généralement dans des zones où le terrain est disponible à moindre coût.
• Technologie de suivi : la technologie de suivi de l'axe solaire permet aux panneaux solaires de tourner pour suivre l'évolution de la trajectoire du soleil en fonction des saisons ou même de l'heure de la journée. Grâce à cette technologie de suivi, les panneaux solaires peuvent produire plus d'énergie que s'ils étaient immobiles. 88 % de la nouvelle capacité solaire installée en 2019 a utilisé cette technologie.

2† Centrales solaires à concentration (CSP)

Les centrales solaires à concentration (CSO) utilisent des milliers de miroirs spéciaux (hélioscopes) pour réfléchir la lumière du soleil sur un collecteur central. Là, l'énergie thermique du soleil est capturée et stockée dans un milieu tel que le sel fondu ou utilisée pour générer de l'électricité via une turbine à vapeur.

Étant donné que les centrales CSP utilisent l'énergie thermique du soleil (par opposition aux centrales photovoltaïques qui utilisent la lumière), elles sont souvent appelées « centrales à chaleur solaire ». Ils sont également connus sous le nom de « tours électriques » ou « usines à tours de sel » en raison des hautes tours distinctives que certaines usines CSP utilisent.

Un grand avantage des centrales CSP est qu'elles peuvent contenir un stockage d'énergie, permettant la production d'électricité dans l'obscurité sans avoir besoin de batteries coûteuses. Bien que les coûts diminuent, les centrales CSP sont toujours nettement plus chères que les installations solaires photovoltaïques, ce qui représente une très faible proportion des installations solaires.

Plus d'informations : L'énergie solaire concentrée (CSP) expliquée

Fournisseurs solaires à grande échelle

Selon SEIA, il existe près de 10 000 installations photovoltaïques à grande échelle, c'est-à-dire des projets solaires de plus de 1 MW. La taille de centrale électrique la plus courante se situe entre 1 mégawatt et 5 mégawatts (1-5 MW) de capacité solaire. Mais ce sont les grandes centrales solaires, supérieures à 50 MW, qui représentent l'essentiel de la production d'énergie solaire.

Ce sont les plus grands acteurs de l'espace solaire à grande échelle ; chacun exploite plus de 5 000 MW de capacité solaire totale, selon la société d'intelligence énergétique Energy Acuity :

• Cypress Creek Renouvelables
• First Solar, Inc.
• NextEra Energy, Inc.
• EcoPlexus, Inc
• 8minutesd'énergie

Le rôle des accords d'achat d'électricité dans l'énergie solaire à grande échelle Les contrats d'achat d'électricité (PPA) sont des contrats qui garantissent que l'énergie produite par une centrale solaire est achetée, généralement par une entreprise de services publics. Les AAE précisent une période de temps pour les programmes - généralement entre 5 et 20 ans - ainsi que le prix qui sera payé pour l'électricité.

Les PPA sont un élément essentiel de tout projet solaire à grande échelle. En signant un PPA, l'opérateur énergétique acquiert la confiance qu'il recevra un retour sur investissement adéquat, lui permettant de lever les millions - dans certains cas des milliards - de dollars nécessaires pour construire et exploiter un projet d'énergie solaire.

Sur les marchés réglementés de l'électricité, les projets d'énergie renouvelable signent généralement leur PPA directement avec la société de services publics. En revanche, sur les marchés déréglementés, les PPA peuvent être négociés et signés avec plusieurs acheteurs (acheteurs) et parties prenantes.

Ces dernières années, de grandes entreprises telles que Google et Amazon ont signé des PPA d'entreprise avec des développeurs solaires afin qu'ils puissent alimenter leurs entreprises avec des sources d'énergie propres et renouvelables.

Alors que le coût de la construction de projets à grande échelle a baissé ces dernières années, les PPA solaires sont négociés à des tarifs de plus en plus bas, ce qui rend l'énergie solaire de plus en plus attrayante pour les services publics et les gouvernements.