Des panneaux solaires flottants pourraient augmenter la capacité énergétique en Afrique

Les panneaux solaires flottant sur les lacs formés par les barrages hydroélectriques africains pourraient être une nouvelle source d’énergie majeure, selon une nouvelle étude.

Si ces panneaux ne couvraient que 1% des réservoirs, cela pourrait à lui seul doubler la capacité hydroélectrique africaine et augmenter la production d’électricité à partir des barrages de 50%.

Les barrages hydroélectriques sont la plus grande source d’énergie renouvelable d’un continent où des millions de personnes n’ont toujours pas accès à l’électricité. Cependant, leur potentiel futur pourrait être entravé par le changement climatique.

Dans un nouvel article publié dans Renewable Energy, les chercheurs exposent la possibilité d’utiliser des panneaux solaires flottants installés sur les lacs pour augmenter la capacité de production des barrages existants.

Alors que le continent est pris entre «une crise climatique et une pauvreté énergétique généralisée», un expert régional a déclaré à Carbon Brief que l’énergie solaire flottante pourrait être un outil précieux pour aider les pays africains à développer durablement leur infrastructure électrique.

L’hydroélectricité représente 17% de l’électricité produite en Afrique et plus de 90% dans certains pays, dont l’Éthiopie, le Mozambique et la Zambie.

Le Dr Samuel Gyamfi de l’Université de l’énergie et des ressources naturelles du Ghana, qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude, a déclaré à Carbon Brief que les pays africains ont encore beaucoup moins construit que d’autres parties du monde:

«Ceci est essentiellement dû à des contraintes financières… L’Afrique a environ 90% de ses ressources hydroélectriques encore à développer pour la production d’électricité.»

À l’heure actuelle, moins de la moitié de la population de l’Afrique subsaharienne a accès à l’électricité. Avec plus de 50 nouveaux barrages actuellement en construction, cette technologie est souvent présentée comme une solution renouvelable aux besoins énergétiques de l’Afrique.

Mais, avec la hausse des températures mondiales entraînant des pluies perturbées et des sécheresses, les installations africaines existantes devraient produire moins d’électricité à l’avenir. De plus, les barrages qui ont été construits ont souvent été liés à des problèmes sociaux, environnementaux et politiques.

Le nouveau document propose des panneaux solaires flottants comme une solution qui augmente la capacité hydroélectrique en utilisant les «vastes ressources solaires» de l’Afrique. Les panneaux peuvent être montés sur des structures flottantes et branchés sur une infrastructure électrique existante.

Les auteurs * – une équipe du Centre commun de recherche de la Commission européenne – disent à Carbon Brief:

«Le photovoltaïque flottant pourrait être une alternative potentielle à l’expansion de l’hydroélectricité dans certaines régions, en particulier dans les régions où l’eau est rare où les sécheresses ont de graves répercussions sur la production hydroélectrique.»

Dans le même temps, ils notent que pendant la saison des pluies, l’hydroélectricité pourrait compenser l’intermittence de l’énergie solaire dans ces systèmes hybrides.

Les chercheurs ont utilisé une combinaison d’images satellitaires et de données provenant de réservoirs hydroélectriques et de rayonnement solaire pour estimer le potentiel du solaire flottant dans les 146 plus grandes installations hydroélectriques d’Afrique en 2016.

Dans un scénario maximal où 100% de chaque réservoir était recouvert de panneaux solaires, il y aurait une augmentation de 100 fois de la capacité, avec 2922 gigawatts (GW) d’énergie solaire ajoutés aux 28GW d’hydroélectricité existants.

Cela signifierait une multiplication par 50 de la production d’électricité par rapport à la production hydroélectrique actuelle, de 106 térawattheures (TWh) à 5 293 TWh. Cela éclipse la demande totale d’électricité dans toute l’Afrique, qui n’est que d’environ 700 TWh.

S’il est clairement «impossible» de couvrir chaque réservoir avec des panneaux, les auteurs notent que, même dans les cas avec une couverture beaucoup moins importante, les gains ont été substantiels.

Avec seulement 1% de couverture, la capacité installée des centrales hydroélectriques existantes pourrait être plus que doublée, passant de 28 GW à 58 GW.

Cela signifierait augmenter la production totale d’électricité de l’hydroélectricité et du système hybride solaire à 159 TWh, soit une augmentation de 50% de l’hydroélectricité seule.

Le document comprend également un scénario dans lequel le solaire installé correspondait exactement à la capacité hydroélectrique, permettant une utilisation complète de la connexion du barrage au réseau.

Cela a abouti à une couverture de 0,9%, mais seulement pour 108 réservoirs, les 38 autres nécessitant une couverture de plus de 100% pour une capacité hydroélectrique égale. Ces réservoirs sont indiqués sur la carte ci-dessous, la taille des cercles indiquant la taille de la production d’énergie solaire.

‘Juste solaire sur un bateau’

Bien qu’elle n’en soit encore qu’aux premiers stades de son développement, l’énergie solaire flottante a «connu une croissance exponentielle», selon un rapport de 2018 de la Banque mondiale.

Certains pays africains ont fait les premiers pas vers cette nouvelle technologie, mais ils sont loin derrière les grands acteurs, comme la Chine. Un rapport de 2019 a révélé que 64 kW d’énergie solaire flottante étaient déployés en Afrique, contre 813 788 kW en Asie.

Mohamed Adow, directeur du thinktank Power Shift Africa basé à Nairobi, a déclaré à Carbon Brief que la diversification du portefeuille énergétique du continent avec des technologies telles que le solaire flottant pourrait réduire les «pannes et la dépendance excessive» à l’hydroélectricité.

Jenny Chase, un analyste solaire de BloombergNEF (BNEF) qui n’était pas impliqué dans la nouvelle étude, a déclaré à Carbon Brief que «coller le solaire sur les centrales hydroélectriques devrait être une victoire évidente». Elle ajoute:

«C’est juste du solaire sur un bateau. Vous avez la connexion au réseau, donc vous êtes prêt à partir. »

En général, l’énergie solaire devrait connaître une croissance considérable dans la région, tirant parti des abondantes ressources solaires de l’Afrique et de la baisse des prix. «Le continent en avait vraiment besoin pour être bon marché», déclare Chase.

Elle ajoute que, alors que la nouvelle étude cite la capacité solaire totale de l’Afrique à 5 GW, selon les chiffres de la BNEF, elle était de 12,7 GW en 2020 et devrait être de 16,7 GW d’ici la fin de 2021.

Un avantage supplémentaire fourni par les panneaux solaires flottants sur les réservoirs hydroélectriques provient de leur potentiel à réduire la perte d’eau pendant les périodes de sécheresse en formant un bouclier qui bloque toute évaporation d’humidité.

Ceci, à son tour, pourrait augmenter davantage la puissance de sortie des barrages. Le document a révélé que l’utilisation de panneaux flottants qui couvrent entièrement 1% de la surface de l’eau augmenterait la production hydroélectrique de 0,17% en raison des économies d’eau.

«Pour un continent qui devra chérir jusqu’à la dernière goutte alors que le chauffage mondial continue d’augmenter, c’est important», déclare Adow.

Les experts disent à Carbon Brief que si le nouveau papier brosse un tableau intéressant, il y a des problèmes avec le solaire flottant en Afrique.

«La technologie est excellente, mais plutôt coûteuse», déclare le Dr Mmantsae Moche Diale, chercheur en énergie solaire à l’Université de Pretoria.

L’étude note des preuves de l’UE selon lesquelles l’énergie solaire flottante peut coûter environ 20 à 25% de plus que la variété conventionnelle.

Cependant, les auteurs expliquent à Carbon Brief que, avec l’infrastructure du réseau électrique déjà en place dans les centrales hydroélectriques, les économies sur les coûts de connexion au réseau peuvent rendre le solaire flottant «plus viable économiquement».

Chase minimise les coûts supplémentaires, disant à Carbon Brief que «c’est un peu plus cher que le montage au sol, mais pas beaucoup», ajoutant:

«Le solaire est tellement bon marché que de nos jours, c’est plus un ‘pourquoi pas?’ que «pourquoi faire ça» »

Néanmoins, Adow dit que pour faire des scénarios présentés dans ce document une réalité, il faudra un soutien financier ciblé pour les gouvernements africains des pays plus riches:

«C’est pourquoi les pays en développement parlent de l’importance du ‘transfert de technologie’ lors des sommets des Nations Unies sur le climat… Cela doit être une priorité lorsque les pays se réunissent cette année à la COP26 à Glasgow.

«L’Afrique est prise entre une crise climatique et une pauvreté énergétique généralisée. Ses dirigeants doivent penser de manière créative et être soutenus », ajoute-t-il.

Les auteurs de la nouvelle étude notent que, le solaire flottant étant encore une technologie relativement nouvelle, il reste de nombreuses inconnues, telles que les impacts sur la qualité de l’eau et les défis techniques, y compris l’impact de l’encrassement et de la corrosion des oiseaux.

Gyamfi dit que ces problèmes varieront considérablement d’un pays à l’autre et note que des recherches supplémentaires seront nécessaires pour déterminer la meilleure façon de développer le solaire flottant dans la région.

Les auteurs affirment que les pays qui bénéficieront le plus de l’énergie solaire flottante sont les pays d’Afrique du Nord, ainsi que l’Afrique du Sud, en raison de leur capacité hydroélectrique relativement faible.

La quasi-totalité de l’électricité de l’Afrique du Sud est actuellement fournie par le charbon, tandis que des pays comme l’Algérie et la Libye dépendent fortement du gaz naturel.