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20 Mai, 2024

L’énergie photovoltaïque flottante pourrait limiter la dépendance future de l’Afrique à l’égard de l’énergie hydroélectrique

L’énergie photovoltaïque flottante pourrait limiter la dépendance future de l’Afrique à l’égard de l’énergie hydroélectrique

La production d’électricité par les panneaux photovoltaïques flottants pourrait égaler ou dépasser celle des barrages hydroélectriques prévus en Afrique.

Les centrales photovoltaïques flottantes (FPV : Floating photovoltaics), également appelées fermes solaires flottantes, sont des systèmes photovoltaïques qui peuvent être déployés à la surface de la mer ou sur d’autres plans d’eau. Bien que leur impact sur l’environnement fasse encore l’objet de débats dans le monde entier, ces systèmes pourraient s’avérer très avantageux pour la production d’énergie renouvelable, en particulier dans les régions chaudes où les terrains disponibles sont rares ou coûteux.

Des chercheurs du Politecnico di Milano ont récemment mené une étude sur le potentiel des systèmes FPV pour la fourniture future d’énergie dans les pays africains. Leur article, publié dans Nature Energy, suggère que les fermes solaires flottantes pourraient s’avérer précieuses pour limiter la dépendance de l’Afrique à l’égard de l’hydroélectricité, tout en offrant potentiellement un approvisionnement en énergie plus fiable.

« Notre article a été inspiré par l’intérêt croissant et le potentiel du FPV en tant que technologie émergente d’énergie renouvelable, ainsi que par la pression continue en faveur du développement de l’hydroélectricité dans les économies en développement, en particulier en Afrique », a déclaré Wyatt Arnold, co-auteur de l’article.

« Malgré les risques environnementaux et sociaux associés aux grands barrages hydroélectriques, de nombreux pays continuent de planifier d’importantes expansions hydroélectriques pour répondre à leur demande énergétique en croissance rapide. Nous voulions savoir si la technologie FPV pouvait constituer une alternative viable ou un complément à ces projets hydroélectriques planifiés. »

La récente étude menée par Wyatt Arnold et ses collègues Matteo Giuliani et Andrea Castelletti avait deux objectifs principaux. Le premier était d’estimer le potentiel du FPV en tant que future source d’électricité en Afrique, en le comparant aux investissements prévus dans l’hydroélectricité.

Deuxièmement, les chercheurs ont entrepris d’étudier les compromis et les synergies entre la technologie FPV et la technologie hydroélectrique au niveau du système. Leur analyse s’est concentrée sur un bassin fluvial spécifique, à savoir le cours d’eau du Zambèze, en tenant compte des limites posées par les opérations du réseau électrique local et les demandes concurrentes en matière de ressources en eau.

« Nous avons utilisé une approche de modélisation à plusieurs échelles », explique Wyatt Arnold. « Tout d’abord, nous avons examiné la compétitivité des coûts de FPV dans le cadre du futur bouquet énergétique de l’Afrique en utilisant un modèle d’expansion de la capacité (OSeMOSYS-TEMBA) couvrant l’ensemble du continent. Il s’agit d’une étape importante compte tenu de la très forte augmentation de la demande d’électricité prévue dans de nombreux pays africains au cours du 21e siècle et de la transformation de leur système électrique avec une part beaucoup plus importante d’énergie renouvelable variable. »

Afin d’évaluer le compromis entre la technologie FPV et la technologie hydroélectrique à l’échelle du système, les chercheurs ont effectué des analyses supplémentaires en se concentrant sur le cours d’eau du Zambèze. Le cours d’eau du Zambèze est un bassin fluvial partagé par plusieurs pays africains, où les gouvernements prévoient de construire divers barrages pour la production d’énergie hydroélectrique.

Wyatt Arnold et ses collègues ont examiné le fonctionnement des réservoirs dans la région et créé des modèles du système électrique local. Cela leur a permis d’évaluer le potentiel de l’hydroélectricité et du FPV dans cette région, y compris leur potentiel d’expansion de la capacité énergétique et les compromis avec d’autres utilisations des ressources en eau, telles que l’irrigation et les flux environnementaux.

« L’une des contributions les plus remarquables de notre travail est l’évaluation quantitative et technico-économique du potentiel de la FPV à contribuer aux futurs besoins en électricité de l’Afrique, dans certains cas en égalant ou en dépassant la production attendue des barrages hydroélectriques planifiés », a déclaré M. Arnold. « Cette conclusion remet en question l’importance accordée à l’expansion de l’hydroélectricité dans de nombreux pays africains et suggère que la technologie FPV pourrait être une alternative viable ayant moins d’impact sur l’environnement et la société.

Les résultats de l’analyse à l’échelle du système réalisée par Arnold, Giuliani et Castelletti suggèrent que l’investissement dans le FPV sur les réservoirs existants le long du cours d’eau du Zambèze, tout en construisant moins de barrages, pourrait être un meilleur investissement en capital que le développement intensif de l’énergie hydroélectrique. Comparé aux barrages, le FPV s’est avéré plus rentable et plus résistant aux changements environnementaux et hydrologiques à long terme.

« Le FPV peut également aider à compenser les pertes potentielles d’énergie hydroélectrique lorsque les réservoirs sont réexploités pour donner la priorité à d’autres objectifs en matière de ressources en eau, ce qui permet une approche plus équilibrée de la gestion des ressources en eau », a déclaré M. Arnold.

« Les implications de notre travail sont considérables, car il fournit aux décideurs politiques des économies en développement une évaluation complète du potentiel de FPV et met en évidence ses avantages par rapport au développement traditionnel de l’hydroélectricité, notamment en termes de réduction des risques environnementaux et sociaux, de résilience accrue à la variabilité hydrologique et d’utilisation plus efficace des investissements en capital.

Dans l’ensemble, les analyses réalisées par cette équipe de chercheurs suggèrent que les fermes solaires flottantes pourraient empêcher les pays africains de devenir trop dépendants de l’hydroélectricité à l’avenir, limitant ainsi les risques sociaux, environnementaux et financiers qui y sont associés. Ce point de vue essentiel pourrait éclairer les politiques et les investissements futurs dans le domaine de l’énergie en Afrique, en encourageant le passage aux systèmes FPV.

« Dans nos prochaines études, nous prévoyons d’explorer les implications environnementales de l’adoption à grande échelle des systèmes FPV dans les bassins fluviaux, y compris les effets sur la qualité de l’eau des lacs et les écosystèmes », a ajouté M. Arnold. « Nous avons également l’intention de nous engager davantage auprès des parties prenantes et des décideurs politiques par le biais de processus participatifs afin de mieux comprendre les barrières sociales et institutionnelles à l’adoption du système FPV et de développer des stratégies pour les surmonter. »

https://www.nature.com/articles/s41560-024-01510-0

https://www.polimi.it/en

https://techxplore.com/news/2024-05-photovoltaics-limit-africa-future-reliance.html