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Le défi du déploiement du marché des énergies renouvelables.

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Publié par dans Développement durable ·
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L'importance stratégique des énergies renouvelables pour la société humaine et les marchés de l'énergie.

L'énergie est un besoin fondamental de notre économie. La sécurité de son approvisionnement est donc un impératif politique. Cette sécurité énergétique est mieux assurée par les ressources domestiques telles que les énergies renouvelables, c’est-à-dire celles qui proviennent du soleil, du vent, de l’agriculture et de la sylviculture et des flux d’eau.

L'énergie est également le principal moteur du changement climatique, qui constitue une grande menace pour notre société. Là encore, les énergies renouvelables (RE) constituent la solution idéale pour être en harmonie avec la nature et exemptes d’émissions nocives.

Un autre avantage de l'introduction progressive de l'ER dans les marchés de l'énergie est leur distribution naturelle proche de la demande contrairement aux énergies conventionnelles; le caractère monopolistique de ce dernier entraîne des excès de prix sur le marché et des politiques de développement industriel incontrôlées qui accordent la priorité au profit financier.

Pourtant, le monde repose aujourd'hui principalement sur les énergies fossiles polluantes et épuisables. Cette situation est insoutenable: à l'exception du charbon, toutes les ressources fossiles, y compris l'uranium, s'épuisent dans un avenir prévisible. La technologie du «charbon propre» qui implique le rejet de CO2 sous terre n'est pas disponible.

On ne peut pas le répéter assez;

la solution est le déploiement rapide de l'ER sur les marchés, combiné à une utilisation plus rationnelle et à la conservation de toute l'énergie.

Les technologies sont déjà disponibles et des simulations compétentes ont montré que les ER peuvent et doivent devenir dominantes dans les 50 prochaines années sur tous les marchés énergétiques du monde entier.

Grâce à des politiques énergétiques proactives, les ER sont entrés, du moins dans certains pays, dans un déploiement de marché sans précédent.

Alors qu'il y a 10 ou 15 ans, ils occupaient au mieux certains marchés de niche, ils sont aujourd'hui la «conversation de la ville».
En 2005, les sociétés solaires ont été les stars sur le marché boursier allemand et ont attiré des milliards de dollars d’investissement.

Dans des économies par ailleurs stagnantes, des taux de croissance annuels allant jusqu’à 100% pour certains segments de marché des ER ont été obtenus dans certains pays.

L'attention du public se concentre aujourd'hui sur l'énergie éolienne et le photovoltaïque (PV), qui sont en fait les meilleurs exemples pour la nature globale des marchés.

Par conséquent, l'exportation joue un grand rôle dans l'industrie.

Vestas, le premier fabricant de turbines du marché éolien mondial, exporte toute sa production.

Cela a des raisons historiques: au démarrage de Vestas, le Danemark était un leader mondial;

mais aujourd'hui, son marché intérieur s'est pratiquement effondré à cause du manque de soutien politique.
La situation dans PV est dans une certaine mesure similaire.

Forte de sa capacité de production photovoltaïque dans le monde, elle exporte la plus grande partie de sa production: les raisons en sont ici également historiques.

Le Japon a été pendant de nombreuses années le leader du marché mondial, mais les marchés d'outre-mer se sont maintenant renforcés.

Il est important de noter que les exportations plus importantes ne déclenchent pas réellement le développement des marchés nationaux dans tous les pays; les investissements ne vont pas principalement aux endroits où le besoin est le plus élevé mais plutôt au retour sur investissement optimal - grâce à la législation nationale et aux directives gouvernementales (en Europe, la Commission européenne joue également un rôle important) pays particulier.

Par conséquent, le soutien du marché assorti d'incitations ou d'obligations financières est essentiel au développement. Le fait que ceux-ci soient extrêmement variables d’un pays à l’autre explique pourquoi, en fonction de leur efficacité, les marchés explosent dans quelques-uns seulement, alors que dans la plupart des autres, ils ne bougent guère du tout.





Moyens de stimulation du marché pour les ER.

La plupart des ER ne sont pas en mesure d’être compétitives sur les marchés de l’énergie en raison de leur coût plus élevé en termes purement commerciaux; Si les coûts «externes» étaient inclus dans les marchés, l'ER serait clairement le gagnant. Les mesures de soutien politique sont un moyen de compenser cet inconvénient. Il existe de nombreuses options pour un tel support; ils viennent en fait dans une variété déroutante. Voici un aperçu rapide:

  • Dans l'UE, priorité à l'électricité dans tous les réseaux; les gestionnaires de réseau ont l'obligation de l'acheter à tout moment
  • Comptage net de la consommation d'électricité dans les bâtiments etc. populaire aux États-Unis pour le PV
  • Subventions d'investissement accordées, par exemple, pour les programmes de toiture solaire au Japon et en Allemagne (progressivement éliminés) ou pour les collecteurs de chaleur solaire, les poêles à granulés, etc. en Allemagne et ailleurs
  • Crédits d'impôt qui constituent le principal support des centrales éoliennes ou photovoltaïques aux États-Unis
  • Systèmes de quotas tels qu'ils sont utilisés au Royaume-Uni et ailleurs pour soutenir les investissements dans les centrales éoliennes
  • Tarifs de rachat pour l'électricité injectée dans le réseau au prix du kWh, qui couvre le coût de production réel avec un profit; il est utilisé pour l'énergie éolienne, le photovoltaïque, la bioénergie, etc. en Allemagne et dans de nombreux autres pays; dans certains pays, le prix payé ne couvre pas entièrement le coût. La France combine les crédits d'impôt et les tarifs de rachat pour le courant PV
  • Des tarifs verts dans lesquels le client a la possibilité d'acheter de l'électricité RE à un prix plus élevé (probablement pour «se sentir bien»). En 2005, 600 entreprises de services publics aux États-Unis ont offert de l'énergie verte à des clients parmi de grandes entreprises, des agences gouvernementales, des universités, etc.
  • Certificats verts négociables, par exemple en Belgique, pour le courant éolien en Italie, etc.
  • Appel d'offres national pour des volumes prédéterminés d'électricité, de biocarburants, etc. utilisé en France, en Italie, au Royaume-Uni
  • Mesures obligatoires: obligation de mélange pour les biocarburants au Brésil, en Autriche et en Allemagne; la planification de la ville de Barcelone visant à installer 100 000 m2 de capteurs solaires d'ici 2010; Renewable Portfolio Standards (RPS) dans de nombreux États américains, etc.
  • Réduction du droit d'accise sur les biocarburants, par exemple en Allemagne, etc., autorisée dans les États membres de l'UE en vertu d'une directive

Le système qui compte parmi les plus performants pour les énergies renouvelables est celui qui utilise des tarifs de rachat. Cela permet aux investisseurs d’obtenir un bénéfice acceptable, mais cela ne fonctionne bien que dans les pays qui limitent au maximum les obstacles administratifs.

Plus récemment, la compétitivité de l'ER a été stimulée par la forte augmentation des prix du marché de l'électricité et des combustibles sur les marchés mondiaux. et cette tendance ne va pas s'arrêter à l'avenir. D'un autre côté, les ER entrent visiblement dans la production de masse et les réductions de coûts observées ces dernières années devraient s'accélérer. Les tendances futures sont toutes favorables à l'expansion des marchés des énergies renouvelables.


Ce qui a été réalisé: RE Markets Today.

Le tableau suivant présente les chiffres de fin 2004 et de fin 2005.
Le «Global Status Report RE 2005» publié en novembre 2005 décrit le marché mondial de l’énergie pour 2004 comme suit:

  • Capacité de puissance totale de 3 800 GW dans le monde entier.
  • dont 880 GW RE soit 720 GW en tant que grande centrale hydroélectrique et 160 GW en tant que nouvelle RE.
  • de la nouvelle RE, petite centrale hydroélectrique de 61 GW, éolienne de 48 GW, bio-énergie de 39 GW et PV de 3 GW.

Cela peut être illustré par le fait que 4% de la capacité électrique est constituée de nouveaux ER. Avec la part des grandes centrales hydroélectriques, cela équivaut à la capacité totale de toutes les centrales nucléaires.

Il convient également de mentionner que 360 ​​millions de foyers ne sont pas connectés au réseau; 16 millions d'entre eux produisent leur électricité à partir de biogaz et 2 millions de PV (en très petites quantités).

En ce qui concerne les biocarburants, le Brésil compte sur 44% de sa consommation totale d’essence en bioalcool provenant de la canne à sucre; les États-Unis mélangent 30% de leur essence avec des biocarburants issus du maïs. Ces dernières années, la production de bioéthanol aux États-Unis a fortement augmenté. Globalement, le monde compte pour 3% de sa consommation d'essence sur des biocarburants liquides.

Les investissements mondiaux dans les énergies renouvelables auraient atteint 30 milliards de dollars en 2004, soit 20% de l’investissement total du secteur de l’électricité.

Fin de citation «Global Status Report» www.ren21.net.

L'Allemagne est aujourd'hui l'un des leaders du marché pour le nouvel ER. Depuis 2005, 10,2% de tous les courants proviennent des ER; 83 millions de tonnes de CO2 ont été évitées et 160 000 nouveaux emplois ont été créés.
Pour 2005, rien qu'en Allemagne, les investissements dans tous les ER ont atteint 8,7 milliards € et les activités O & M 7,3 milliards €, de sorte que les chiffres globaux ont dû être bien supérieurs aux 30 milliards $ mentionnés ci-dessus.

Dans ce qui suit, nous allons nous concentrer sur la situation du marché pour l’énergie solaire photovoltaïque et l’énergie éolienne. Une analyse détaillée des chauffe-eau solaires, du chauffage et du refroidissement solaires passifs, du biogaz, des granulés de chauffage, des biocarburants, de la biomasse, des petites centrales hydroélectriques, de la chaleur et de l’énergie géothermiques, des courants océaniques comme ils sont impliqués, au moins actuellement, dans des marchés captifs plus locaux.





PV.

À la fin de 2005, la capacité mondiale installée a atteint 5 GW; dans l'UE, il a atteint 1,7 GW (fin 2004 1 GW) avec la part du lion de 1,4 GW en Allemagne. 90% de toutes les installations photovoltaïques dans les pays industrialisés sont connectées au réseau. Seulement 15% des envois mondiaux sont déployés dans les pays en développement dans des applications hors réseau.

Globalement, les nouvelles installations en 2005 ont atteint 1 400 MW, soit 10 fois plus qu'en 1997 (126 MW à l'époque); le taux d'installation de 2005 dans l'UE était de 700 MW; soit 10 fois plus qu'en 2000: le taux de croissance au cours des dernières années dans l'UE était bien supérieur à la moyenne mondiale.

La force motrice dans l'UE était le marché allemand qui représente 80% de la capacité installée de l'UE. Avec 600 MW de nouvelles installations, un record mondial en 2005, l’Allemagne a été installée l’an dernier 15 fois plus qu’en 2000. En comparaison, le Japon a installé l’an dernier 280 MW, et les États-Unis 313 MW.

300 000 installations photovoltaïques sont installées en Allemagne sur des structures de bâtiment, la moitié d'entre elles étant situées dans des fermes. L'Allemagne représente un important marché d'importation de PV. Mais il a aussi une industrie vitale qui lui est propre. La production photovoltaïque intérieure a augmenté de 66% l'an dernier et les exportations se sont élevées à 34%. L’activité photovoltaïque s’est élevée à 3 milliards d’euros l’an dernier. L'industrie allemande vise un chiffre d'affaires de 20 milliards d'euros d'ici 2020 et un taux d'exportation de 70%.

Solarbuzz, le cabinet de conseil californien, prévoit déjà pour 2010 un chiffre d'affaires annuel de +/- 20 milliards de dollars contre 11 milliards de dollars aujourd'hui et des installations photovoltaïques annuelles d'environ 3,5 GW pour le marché mondial. Clean Edge Inc., un autre cabinet de conseil américain, projette pour 2015 un marché mondial de PV de plus de 50 milliards de dollars. On peut noter que les projections américaines sont plus agressives que celles allemandes.

La capitalisation boursière du secteur photovoltaïque se situe aujourd'hui à 20 milliards de dollars, les sociétés européennes en représentant la moitié. En 2005, l’industrie photovoltaïque a levé plus de 1,8 milliard de dollars sur les marchés des capitaux, principalement en Allemagne, aux États-Unis, en Chine, etc.




Capteurs de chaleur solaire.

Plus que le photovoltaïque, les collecteurs de chaleur solaires sont des marchés locaux avec beaucoup moins de commerce international. La Chine est de loin le leader du marché dans ce domaine. 40 millions de chauffe-eau solaires y sont en service. Son taux d'installation est d'environ 10 millions de m2 par an, soit 6 ou 7 fois plus que le marché européen.




Énergie éolienne.

À la fin de 2005, la capacité mondiale installée atteignait près de 60 GW, soit 10 fois plus qu’en 1996. L’Allemagne enregistre la plus grande capacité, soit 18,4 GW depuis l’année dernière. Globalement, 11,7 GW ont été installés l'an dernier, 2,4 GW aux Etats-Unis et 1,8 respectivement en Espagne et en Allemagne. L'activité totale est estimée à 12 milliards de dollars, dont la moitié par l'industrie allemande. Les principaux constructeurs éoliens sont actuellement Vestas au Danemark, Gamesa en Espagne et Enercon en Allemagne.

L'UE a atteint une capacité éolienne de 40 GW maintenant et attend 75 GW d'ici 2009. La capacité mondiale devrait dépasser 100 GW à ce moment-là.

Il est intéressant de noter que le volume du marché éolien mondial est dix fois plus important que celui du marché photovoltaïque en termes de puissance installée. L’activité photovoltaïque est toutefois plus importante en termes de chiffre d’affaires que ce chiffre ne l’indique: elle atteint déjà le marché mondial du vent en termes de chiffre d’affaires. On s'attend à ce que les futures activités éoliennes et photovoltaïques se développent au même rythme au même rythme que l'éolien atteignant un volume de marché de 50 milliards de dollars en 2015, et une capacité mondiale de plus de 200 GW; plus de la moitié de celle-ci devrait être installée en Europe.




Technologies et défis à venir.

Les technologies actuellement disponibles sur les marchés mondiaux sont à maturité en ce qui concerne l'énergie photovoltaïque et éolienne. L'innovation est toujours souhaitable. de nombreuses voies de RD prometteuses sont suivies par une importante communauté PV internationale. Des percées majeures ne devraient toutefois pas être attendues. ils ne sont même pas nécessaires. Une analyse détaillée des experts en technologie a démontré qu’avec les technologies actuellement disponibles, les niveaux de coût de la compétitivité sur les marchés classiques de l’énergie peuvent être atteints. Le défi consiste à entrer dans la production de masse réelle et à résoudre tous les problèmes de démarrage. À cet égard, de nombreux progrès essentiels pourraient déjà être réalisés au cours des dix à quinze dernières années, et des progrès devront être réalisés dans les années à venir.




PV.

Les cellules solaires en silicium cristallin dominent les marchés PV mondiaux actuels; Seules 10% de la demande sont satisfaites par les cellules à couche mince, telles que le silicium amorphe et microcristallin, le CdTe et le CuInS2; Les cellules organiques et beaucoup d'autres ne sont que des éléments de recherche aujourd'hui. Pour les cellules à couche mince, les possibilités d'amélioration en termes d'efficacité et de stabilité sont supérieures à celles des cellules au silicium plus classiques.

L'efficacité des cellules et modules en silicium cristallin sur le marché est généralement de 15% lorsqu'ils sont polycristallins et de 17% en matériaux monocristallins. Une seule entreprise propose avec succès des modules dotés de cellules solaires à 20% d'efficacité et s'attend à un volume de ventes de 210 millions $ cette année.
Un problème très préoccupant pour le silicium cristallin est la limitation actuelle des matières premières sur les marchés mondiaux. Cela a des conséquences graves sur le fait que la demande de modules photovoltaïques ne peut être satisfaite à cause de ce goulot d'étranglement. L'explosion de la demande a pris par surprise l'industrie chimique spécialisée dans le silicium de qualité électronique et solaire. L'industrie des semi-conducteurs a absorbé 22 000 tonnes de silicium pour les puces en 2004, l'industrie photovoltaïque avait besoin de 16 000 tonnes et les deux ont dépassé la capacité de production totale. La capacité de production de silicium a augmenté de 12% l’an dernier; c'était insuffisant et les prix des contrats à long terme ont augmenté de 25%. Il faudra encore 2 ou 3 ans pour éliminer ce goulot d’étranglement.

Les tailles de module sont aujourd'hui généralement comprises entre 100 et 0,8 m2. Les systèmes complets ont des tailles de quelques MW pour des montres allant jusqu’à des dizaines de MW pour les installations au sol; Le segment de marché le plus populaire est celui de quelques kW pour les toitures et les façades de maisons.

L'efficacité théorique des cellules de silicium est d'environ 26%. Gagner quelques points de pourcentage vers l’efficacité finale est toutefois moins important que de réduire les coûts de production d’environ 50% vers 1 000 €, ce qui constitue le véritable défi actuel. Sur des structures multicouches très sophistiquées de matériaux alternatifs, une efficacité maximale de 40% a été démontrée. Mais le coût associé rend de tels dispositifs finalement appropriés uniquement pour des applications spéciales, par exemple les véhicules spatiaux.

Des améliorations supplémentaires des produits du marché photovoltaïque sont urgentes et nécessaires au niveau de l'installation photovoltaïque: onduleurs, dispositifs de stockage, surveillance et contrôle, structures de support, certification. Les deux éléments suivants (1), l’intégration dans le bâtiment et (2) les systèmes photovoltaïques adaptés aux marchés des pauvres dans les pays en développement sont les plus prioritaires.
Énergie éolienne.

Les éoliennes modernes sont des merveilles techniques. Lorsque le Danemark a introduit à la fin des années 1970 les premières éoliennes dans les temps modernes, elles avaient une puissance de 20 kW ou plus. De nos jours, les leaders du marché ont une puissance nominale 100 fois supérieure! 92% des turbines nouvellement installées sur le marché allemand en 2005 avaient un diamètre compris entre 60 (1,5 MW) et 90 mètres (3 MW); la moyenne globale était de 1,7 MW. En Espagne, il était en moyenne de 1,3 MW. Les tours atteignent actuellement 100 mètres de haut; Lorsque les turbines sont bien conçues - elles ne le sont pas toutes - ces énormes structures ne ressemblent pas à des colosses dans le paysage mais ressemblent plutôt à la plupart des pièces d'art élégantes.
Il ne faut pas s’attendre à ce que la tendance à la hausse des turbines se poursuive à jamais. Il y a des limitations physiques et il est sage de ne pas aller à l'encontre des lois de la physique. Pour obtenir le coût d'énergie éolienne le plus bas possible, les tailles de turbine optimales se situent entre 1,5 et 3 MW. En ce qui concerne les installations offshore, les dimensions des turbines peuvent être plus élevées, compte tenu des coûts plus élevés des infrastructures et des E & M pour certaines turbines en mer. Des prototypes de turbines de 6 MW ont été construits en Allemagne dans la perspective de ces marchés. Il existe des incertitudes considérables quant aux coûts éventuels en kWh des usines offshore. ils pourraient bien être plus élevés que sur terre mais la durée de fonctionnement sur l'année pourrait être plus longue.

Le rendement énergétique moyen de tous les 18,5 GW installés en Allemagne est de 2 000 heures de fonctionnement complet équivalent à la puissance nominale. Trois États du nord de l'Allemagne comptent actuellement pour plus de 30% de leur demande d'électricité sur le courant éolien. Mais au total, seulement 40% des turbines allemandes nouvellement installées sont situées dans les États côtiers, le reste à l’intérieur des terres.
Les coûts en kWh n'ont jamais cessé de diminuer ces dernières années grâce à deux phénomènes: des turbines plus grandes qui comblent l'écart avec les volumes physiques optimaux et les marchés plus importants. Cette dernière tendance va continuer.

En termes de technologie, peu de nouvelles technologies doivent être inventées, car la diffusion innovante d'aujourd'hui est vraiment impressionnante. Si l'on considère la gamme importante de turbines de 64 à 80 mètres, les technologies de turbines sur le marché allemand pour les 687 installations de l'année dernière étaient les suivantes: la moitié des turbines étaient sans engrenages (certaines avec aimants permanents, d'autres non). l'autre moitié avait un engrenage, presque tous contrôlaient le tangage, seulement 5% avaient un décrochage actif, aucun ne disposait d'une régulation de décrochage, 80% avaient une vitesse fixe de 15% et 5% de rotors fixes.

Perspective.

L'introduction sur le marché bat son plein, mais il faudra déployer des efforts supplémentaires pour faire passer les taux d'introduction de quelques points de pourcentage aujourd'hui aux 50% et plus des énergies renouvelables sur les marchés mondiaux de l'énergie. Les marchés doivent non seulement croître en taille, mais également s’étendre des quelques marchés pionniers aux grandes régions.
Mais nous nous rapprochons.

McIlvaine aux États-Unis prévoit que 69 milliards de dollars par an seront investis en moyenne dans l’ER au cours des deux prochaines décennies, dans le cadre d’un investissement global de 304 milliards de dollars par an pendant cette période. Il est intéressant de noter que, dans cette analyse, les investissements dans l’énergie éolienne seront de 30 milliards de dollars, soit deux fois plus que pour l’énergie nucléaire.

Nous ne pouvons qu'être d'accord avec Clean Edge, une autre publication américaine, qui dit: «Ce ne sera pas un chemin facile. Le changement n'est jamais. Mais pour ceux qui écoutent l'appel et peuvent discerner les indicateurs, des opportunités incalculables attendent.

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