En 2019, le solaire représentait, avec l’éolien, 90 % des ajouts de puissance d’énergie renouvelable installée dans le monde. Le solaire photovoltaïque (PV) qui occupait la plus grande part, avec 578,5 GW de puissance installée, enregistrait une croissance annuelle de 98 GW, soit cinq fois plus qu’en 2010. L’Asie détenait 57 % de la puissance installée cumulée de solaire photovoltaïque dans le monde avec 330,1 GW. La Chine demeure le plus grand marché du solaire PV d’Asie, avec 205,5 GW de puissance cumulée installée.
En Europe, l’Allemagne se démarque particulièrement avec 49,0 GW des 140,5 GW de puissance cumulative installée à la fin de l’année 2019. De la même façon, l’État de la Californie arrive en tête de liste aux États-Unis avec une puissance totale d’énergie solaire qui atteignait, en 2019, 27,3 GW, soit 20 % de la production totale d’électricité de la Californie et 38 % de la production d’énergie renouvelable. La baisse spectaculaire des coûts, les politiques musclées et les nombreux incitatifs mis de l’avant dans ces deux juridictions expliquent l’important essor des installations solaires.
Des coûts à la baisse et d’importantes avancées technologiques
Cette importante avancée du solaire PV s’explique par différents facteurs. La demande énergétique mondiale qui connaît une croissance sans précédent couplée aux impacts environnementaux de l’utilisation des combustibles fossiles force les nations à entreprendre une importante transition énergétique vers des sources d’énergie plus pérennes. Propre, abondante et renouvelable, l’énergie solaire figure à ce titre comme une ressource énergétique parmi les plus prometteuses.
La baisse significative des coûts et la capacité accrue de production et d’exploitation à grande échelle de modules toujours plus efficaces jouent également en faveur de l’énergie solaire. Selon les plus récentes données de l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), le coût actualisé de l’électricité (LCOE) des centrales solaires PV raccordées au réseau a baissé en moyenne de 82 % entre 2010 et 2019, alors que le prix des modules PV polycristallins enregistrait, au cours de la même période, une diminution de 90 %. Aucune autre technologie de production d’électricité n’a été en mesure de suivre un tel rythme de réduction des coûts.
Le Canada : un pays à fort potentiel
Le Canada figurait, en 2018, au quinzième rang mondial en termes de cumul de puissance installée d’énergie solaire photovoltaïque. À la fin de l’année 2019, la puissance installée cumulée des systèmes solaires photovoltaïques connectés au réseau était estimée, au pays, à 3,3 GW, ce qui correspond à un taux de croissance annuel moyen de 354 MW par an depuis 2011. Cette position reposait notamment sur l’Ontario qui détenait, en 2019, 94 % des installations solaires PV au Canada. Les installations solaires ontariennes ont décuplé grâce à des incitatifs financiers avantageux mis en place à la suite de l’adoption, en 2009, de la Loi sur l’énergie verte. Cette loi avait pour objectifs de développer le secteur de l’énergie renouvelable et de créer de nouveaux emplois ; un programme revu à la baisse qui a finalement été abrogé en 2019.
Puissance installée cumulative de solaire PV relié au réseau dans les provinces et les territoires du Canada en 2019
Cependant, que ce soit en raison des coûts résolument à la baisse, des incitatifs mis en place par certains gouvernements ou encore pour des raisons environnementales et d’urgence climatique, le solaire PV fait lentement mais sûrement sa place au Canada.
Le marché canadien des installations solaires photovoltaïques est essentiellement composé d’une combinaison d’installations de production distribuée, telles que des installations résidentielles et commerciales, et de grandes centrales solaires. Ainsi, à la fin de 2019, la puissance installée des systèmes solaires PV au Canada atteignait 1 178 MW pour les installations de production distribuée et 2 148 MW pour les installations de production centralisée[1]. De nombreux projets d’installation sont par ailleurs en développement, notamment en Alberta qui agit maintenant comme cheffe de file canadienne en matière de nouveaux projets.
L’Alberta occupe actuellement la seconde place en termes de puissance solaire au Canada avec une puissance installée de 93,5 MW en 2019[2]. Selon Rystad Energy[3], 83 % des nouvelles infrastructures solaires et éoliennes à usage commercial construites au pays seront installées en Alberta au cours des cinq prochaines années. Rystad Energy estime ainsi que la puissance solaire installée en Alberta atteindra 1,8 GW en 2025.
Au Canada, chaque province et territoire est responsable de ses approvisionnements énergétiques. Ainsi, ces juridictions déterminent leurs objectifs en matière de développement du secteur des énergies renouvelables. Les principaux incitatifs au développement de la filière renouvelable, et plus particulièrement du solaire photovoltaïque, demeurent d’abord les cibles de diminution des émissions de gaz à effet de serre (GES). Outre les incitatifs environnementaux, la baisse des coûts, la croissance de la demande énergétique, les politiques et les mesures d’aide financière représentent au Canada comme ailleurs d’importants moteurs de croissance. Par contre, l’annulation ou le manque de politiques favorisant son développement, les limites du cadre réglementaire et normatif ou les défis associés à la gestion de la source d’énergie variable (à de forts taux de pénétration) viennent peser négativement sur la filière solaire.
Le solaire au Québec : une pierre angulaire de la transition énergétique
Avec seulement 6,25 MW de puissance totale installée en 2019, soit moins de 1 % du mix énergétique québécois, le Québec occupe le septième rang au Canada en termes de puissance installée cumulée. Le Québec doublera toutefois, voire plus, la puissance enregistrée à la fin de l’année 2019 lors de la mise en service, en 2021, des deux installations solaires totalisant 9,5 MW construites par Hydro-Québec à La Prairie et à Varennes. Une fois réalisée, ces centrales pourront alimenter l’équivalent de près de 1 000 clients résidentiels.
Bien qu’elle soit peu répandue, la production solaire PV décentralisée existe bel et bien au Québec. En mars 2019, le bilan d’Hydro-Québec faisait état de plus de 700 autoproducteurs d’énergie solaire PV inscrits au programme de mesurage net[4]. Ces chiffres n’incluent pas les producteurs non reliés au réseau électrique intégré, comme les chalets ou encore les réseaux autonomes.
Bien que le Québec jouisse d’une irradiation solaire comprise entre 2,84 kWh/m2/jour et 3,68 kWh/m2/jour, soit une irradiation supérieure à celle de Berlin, en Allemagne (2,90 kWh/m2/jour), la province s’est peu intéressée jusqu’à maintenant à l’énergie solaire. Pas étonnant, puisque le Québec enregistre les tarifs d’électricité parmi les plus bas en Amérique du Nord, en plus de connaître une situation de surplus énergétique qui devrait se prolonger jusqu’en 2026. À cela s’ajoutent des politiques et des incitatifs qui demeurent timides, un marché régulé où Hydro-Québec détient le monopole sur la distribution d’électricité, bref, un ensemble de facteurs qui constituent autant de freins au développement de la filière solaire.
Cependant, la réduction des coûts associés à l’énergie solaire PV, qui a été observée au cours des deux dernières décennies et qui devrait se poursuivre d’ici 2030, la rend attrayante pour l’approvisionnement énergétique. La croissance de la demande, notamment dans une perspective d’électrification des transports et des bâtiments, de développement de marchés comme les serres et les centres de données, ainsi que la hausse des exportations d’électricité vers les États-Unis, représente également d’intéressantes occasions de développement pour la filière solaire québécoise.
Malgré les pertes énergétiques dues à l’accumulation de la neige qui peuvent atteindre 5 % annuellement[5], le potentiel solaire au Québec demeure intéressant. Ainsi, chaque kilowatt de puissance installée dans le sud du Québec peut produire jusqu’à 1 250 kWh par année, ce qui est comparable à ce qui est mesuré en Ontario.
L’énergie solaire : une des solutions pour réduire la consommation des énergies fossiles
Conformément aux objectifs de la politique énergétique 2030, le gouvernement du Québec souhaite réduire de 40 % la quantité de produits pétroliers consommés. Pour y arriver, il souhaite augmenter de 25 % la production totale des énergies renouvelables et éliminer complètement l’utilisation du charbon thermique. Le gouvernement prévoit par ailleurs de mettre en œuvre des projets de conversion des réseaux autonomes pour augmenter à 20 % la proportion de l’électricité de source renouvelable offerte aux collectivités non raccordées au réseau électrique intégré d’Hydro-Québec. Le gouvernement souhaite en outre faire de l’énergie solaire une source d’occasions d’affaires pour le Québec[6].
Des systèmes solaires PV autonomes sont notamment mis en service à travers la province. C’est le cas à Kuujjuaq et à Quaqtaq où des panneaux solaires PV ont été déployés dans l’optique de réduire la consommation d’énergie fossile de ces communautés et de permettre l’étude de l’impact de l’intégration de l’énergie solaire photovoltaïque sur les réseaux autonomes en conditions nordiques[7]. Un premier projet a permis l’installation de 70 kW de panneaux solaires PV à Kuujjuaq[8]. Quaqtaq a par la suite mis en service 21 kW de solaire PV à même le site de la centrale thermique en 2018 et 24 kW additionnels sur le toit de quatre résidences l’année suivante. Ce village nordique bénéficie également du premier système de stockage composé d’une batterie de 600 kWh déployé dans un réseau autonome d’Hydro-Québec[9].
Évaluation des coûts de production d’énergie solaire au Québec
Selon une étude réalisée par Ressources naturelles Canada (RNCan) en 2018, les coûts des systèmes PV et de l’électricité solaire au Québec varient en fonction de la puissance installée dans le secteur résidentiel. En effet, plus la puissance installée est élevée, moins le coût par watt est élevé. Par exemple, un système PV d’une puissance installée de 6 kW atteignait déjà, en 2018, le seuil de parité entre le kilowattheure solaire PV et le tarif d’électricité résidentiel au Québec (tarif D – 2e tranche) sous certaines conditions[10]. Avec le coût de l’hydroélectricité qui a augmenté de 26 % en 20 ans et celui du solaire qui diminue chaque année, le seuil de parité pour de plus petits systèmes PV va être atteint au cours des prochaines années dans le secteur résidentiel au Québec.
Hydro-Québec estime par ailleurs que le coût de l’énergie solaire résidentielle, pour des systèmes PV variant entre 2 kW et 4 kW, pourrait concurrencer les tarifs de l’hydroélectricité pour le marché résidentiel à l’horizon 2025[11].
Décentralisation de la production d’électricité
Depuis quelques années, la production décentralisée de l’énergie ne cesse de gagner du terrain partout dans le monde. Ainsi, l’énergie solaire pourrait jouer un rôle important dans l’atteinte de l’objectif visant à diversifier le mix énergétique du Québec et à faire face à la croissance de la demande énergétique qui devrait augmenter, entre 2019 et 2029, de 15,9 TWh[12]. Cela correspond à une augmentation de 1 % par année. Cette augmentation des besoins énergétiques ouvre la porte à l’intégration de l’énergie solaire afin de répondre à cette demande croissante.
L’installation de nouvelles centrales solaires PV au Québec permettrait de décentraliser la production d’énergie majoritairement générée dans le Nord québécois et transmise sur de longues distances par des lignes à haute tension. L’utilisation de systèmes solaires PV installés directement chez les clients et les commerces amènerait une décentralisation qui permettrait de désengorger le réseau de distribution et de réduire les différentes pertes. Les systèmes PV décentralisés autoriseraient également une réduction du stress sur le réseau de transport d’électricité puisqu’ils contribueraient à la baisse de pointe de la demande électrique à certains moments de la journée[13].
Barrières de développement
Afin de combler en partie la croissance énergétique à l’horizon 2029, Hydro-Québec prévoit l’ajout de 0,4 TWh d’énergie solaire PV pour les secteurs résidentiel et commercial. L’irradiation solaire moyenne de 3,21 kWh/m2/jour dont bénéficie le Québec lui permet de produire en moyenne 1 183 kWh/kWc d’énergie PV annuellement. Avec ce potentiel solaire, il faudrait donc installer une capacité de 330 MW, soit 40 MW de nouvelles installations annuellement au cours des huit prochaines années pour atteindre l’objectif de 0,4 TWh d’HQ. Cette puissance devrait toutefois être plus importante pour pouvoir atteindre les objectifs de réduction des émissions de GES et répondre aux prévisions de déficit énergétique à l’horizon 2027.
Le kilowatt-crête (kWc) correspond à la puissance électrique maximale produite dans des conditions standards (température de cellule de 25°C et une irradiation de 1000 W/m2)
En 2020, Hydro-Québec a annoncé de nouveaux appels d’offres pour l’année 2021 afin de répondre à la future demande énergétique. Bien que la filière éolienne sera privilégiée, il s’agira d’appels d’offres ouvert à toutes formes d’énergies renouvelables[14].
Une intégration accrue de l’énergie solaire PV, notamment les applications d’autoproduction, pourrait poser certains défis pour Hydro-Québec. Il est donc nécessaire de bien évaluer l’impact de cette intégration massive sur le réseau électrique afin de maintenir une bonne qualité de l’énergie[15]. Les centrales solaires PV de Varennes et de La Prairie ont d’ailleurs comme objectif d’évaluer et d’approfondir les connaissances quant aux effets de la production solaire sur le réseau électrique et sur la gestion du parc de production[16].
L’industrie du solaire PV en sol québécois fait face à de nombreuses barrières limitant son intégration massive.
Sur le réseau électrique intégré :
- Le faible coût de l’énergie hydroélectrique provenant du bloc patrimonial;
- La présente situation de surplus énergétique et le manque d’incitatif gouvernemental (processus d’approvisionnement dédié pour l’implantation de grandes centrales solaires) sont parmi les principales causes du peu de développement de l’énergie solaire PV au Québec;
- Le cadre réglementaire et normatif de l’énergie limitant l’installation de nouvelles applications monophasées à 20 kW et triphasées à 50 kW sur le réseau électrique intégré pour les programmes d’autoproduction;
- L’architecture du réseau de transport impose aussi certaines contraintes, comme l’acceptabilité sociale face à l’ajout de nouvelles lignes.
Dans les réseaux autonomes :
- L’accord des collectivités face à l’intégration de cette technologie (perte des revenus tirés de la vente du diesel pour l’approvisionnement des centrales thermiques);
- La limitation du taux de pénétration des énergies renouvelables dans les réseaux autonomes imposée par Hydro-Québec Distribution afin de garantir la fiabilité d’approvisionnement des collectivités. Concrètement, les clients des réseaux autonomes doivent demander obligatoirement une autorisation préalable écrite avant d’installer tout système dépassant les 10 kW ou 20 kVA;
- Le manque de main-d’œuvre locale qualifiée pour opérer et entretenir les installations solaires PV;
- Les coûts liés à la logistique des matériaux dans les régions isolées et nordiques peuvent rendre les projets solaires PV non rentables face à l’utilisation du diesel pour produire de l’électricité.
kilovoltampère (kVA) est une unité de puissance (notamment la puissance maximale que peut délivrer un compteur électrique).
Le kilowatt-heure (kWh) est une puissance utilisée réellement par les appareils électriques.
Recommendations
Ainsi, dans le cadre de l’étude intitulée « L’énergie solaire photovoltaïque dans le mix énergétique québécois – Analyse et perspectives » réalisée par Nergica, l’équipe de chercheurs a formulé les recommandations suivantes. Ces dernières visent à développer une chaîne de valeur de l’industrie solaire PV susceptible de contribuer à la réussite de la transition énergétique du Québec. Pour y parvenir, certains changements devront être apportés ou considérés par le gouvernement québécois :
- Augmenter la part du solaire PV dans le mix énergétique québécois pour répondre à la croissance de la demande;
- Considérer l’énergie solaire PV dans les futurs approvisionnements énergétiques pour le Québec;
- Créer un environnement favorable pour stimuler la filière solaire PV;
- Modifier le cadre réglementaire et normatif très limitant au Québec;
- Augmenter les incitatifs financiers et les limites de puissance installée sur le réseau de distribution;
- Développer une chaîne de valeur pour le solaire PV à l’image de celle de l’éolien.
Références
[1] C. Baldus-Jeursen, Y. Poissant, et N. Gall, « National Survey Report of PV Power Applications in Canada 2019 », Int. Energy Agency Technol. Collab. Progr. Sol. PV Power Syst. (IEA PVPS), p. 34, 2020, [En ligne],[https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2021/03/NSR_Canada_2019.pdf] (Consulté le 17 juin 2021).
[2] International Energy Agency (IEA), « National Survey Report of PV Power Applications in Canada 2011 – 2019 ». Documents utilisés : 2011 à 2019, [En ligne] [https://iea-pvps.org/national-survey-https://iea-pvps.org/national-survey-reports/?year_p=&country=44&order=DESC&keyword=] (Consulté le 04 nov. 2020).
[3] A. Neveu, « L’Alberta pourrait devenir la leader canadienne de l’énergie solaire et éolienne », Radio-Canada, 2020. [En ligne] [https://ici.radio-canada.ca/nouvelle/1735461/alberta-energies-renouvelables-eolien-solaire] (Consulté le 26 oct. 2020).
[4] H. Baril, « Mini-boom de production d’énergie solaire au Québec », La Presse. [En ligne] [https://www.lapresse.ca/affaires/economie/energie-et-ressources/201903/22/01-5219334-mini-boom-de-production-denergie-solaire-au-quebec.php] (Consulté le 09 nov. 2020).
[5] Ces résultats ont été obtenus par une analyse menée par Nergica sur son système solaire PV.
[6] Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles du Québec, « Plan d’action de la politique énergétique 2030 », 2017. [En ligne], [https://mern.gouv.qc.ca/wp-content/uploads/Tableau-PA-PE2030_FR.pdf] (Consulté le 17 juin 2021).
[7] K. Limoges, « Hydro-Québec teste des panneaux solaires en conditions nordiques », Electricité Plus, 2017. [En ligne] [https://electricite-plus.com/2017/12/14/hydro-quebec-teste-panneaux-solaires-conditions-nordiques/] (Consulté le 11 nov. 2020).
[8] Makivik Communiqué de presse, « An Historic Year for Makivik Corporation », Société Makivik, 2019. [En ligne] [https://www.makivik.org/historic-year-makivik-corporation/] (Consulté le 11 nov. 2020).
[9] Hydro-Québec Distribution, « Complément d’information du plan d’approvisionnement 2020-2029 Réseaux autonomes », 2019. [En ligne]. [http://publicsde.regie-energie.qc.ca/projets/529/DocPrj/R-4110-2019-B-0010-Demande-Piece-2019_11_01.pdf] (consulté le 17 juin 2021).
[10] Y. Poissant, « Énergie Solaire Photovoltaïque État et Tendances 2018 », Québec, 2018. [En ligne], 2018, [https://maisonsaine.ca/uploads/2019/02/pv-y-poissant.pdf] (Consulté le 17 juin 2021).
[11] Idem.
[12] Hydro-Québec Distribution, « État d’avancement 2020 du Plan d’approvisionnement 2020-2029 », 2020. [En ligne], [http://www.regie-energie.qc.ca/audiences/Suivis/Suivi%20HQD_PlanAppro2020-2029/Suivi%20administratif%20-%20%C3%89tat%20d’avancement%202020%20du%20Plan%20d’approvisionnement.._.pdf]
[13] Société d’habitation Québec, « Panneaux photovoltaïques au Nunavik », Espace Habitat, 2019, [En ligne], [http://espacehabitat.gouv.qc.ca/expertise/panneaux-photovoltaiques-au-nunavik/] (Consulté le 10 déc. 2020).
[14] C. Lecavalier, « Hydro-Québec relance la filière éolienne », Le Journal de Québec, 2020. [En ligne], [https://www.journaldequebec.com/2020/11/20/hydro-quebec-relance-la-filiere-eolienne] (Consulté le 03 déc. 2020).
[15] Ressources naturelles Canada, « Intégration des sources d’énergie renouvelable à puissance de sortie variable – L’importance des services essentiels de fiabilité », St. Andrews by-the-Sea, 2017. [En ligne], [https://www.rncan.gc.ca/sites/www.nrcan.gc.ca/files/emmc/pdf/17-0071-Essential-Reliability-Services-access-FR.pdf],(Consulté le 17 juin 2021).
[16] Hydro-Québec, « Centrales solaires de La Citière et de l’IREQ », [En ligne], 2020. [https://www.hydroquebec.com/projets/solaire-monteregie/] (Consulté le 09 novembre 2020).
Bien qu’elle soit peu répandue, la production solaire photovoltaïque existe bel et bien au Québec. La province jouit d’une irradiation solaire attrayante mais le Québec s’est peu intéressé jusqu’à maintenant à l’énergie solaire. Cependant, la réduction des coûts associés à l’énergie solaire PV, qui a été observée au cours des deux dernières décennies et qui devrait se poursuivre d’ici 2030, la rend attirante pour l’approvisionnement énergétique. Cet article détaille la situation de la production solaire au Canada et au Québec, et met de l’avant des recommendations pour propulser cette source d’énergie verte qui possède de nombreux bénéfices.