Monthly Archives: January 2014

Pourquoi il ne faut pas intégrer le photovoltaïque, mais alors définitivement pas!

Non, non je n’ai pas mis de côté la conclusion finale sur l’équation de Kaya, il se trouve juste que j’aimerais bien donner un peu de punch à la fin de série et qu’en conséquence, je prends mon temps.

Par ailleurs, l’actualité me pousse à m’intéresser à un sujet sensible sans aucun délai.

Comme beaucoup le savent, les services d’urbanisme exigent souvent que les installations solaires photovoltaïques soient intégrées dans la toiture même, et j’avais déjà mentionné par le passé qu’il s’agit d’une hérésie (voir post du 8 juin 2013 Comment tuer …). Note : les réflexions qui suivent concernent spécifiquement le solaire photovoltaïque et non pas le solaire thermique pour lequel la réflexion se révèle plus complexe, car il y a des plus et des moins.

Aujourd’hui, la question revient sur le devant de la scène, car les motions solaires préparées avec mon collègue vert’libéral Giovanni Tarantino vont être discutées au Grand Conseil Neuchâtelois.

Notre motion, sans aucun doute la plus importante, visant à limiter les possibilités de nuisance arbitraire des monuments hystériques et associés sur des bâtiments de moindre importance doit être défendue avec énergie (si j’ose le dire ainsi) et une des questions liées, mis à la part la taille de l’installation admissible, sera justement celle du besoin d’intégrer les panneaux dans la toiture ou non.

En six points, j’aimerais vous démontrer une fois pour toute qu’il ne faut définitivement pas intégrer les centrales solaires photovoltaïques sur des toits pentus. Il me semble utile ici de rappeler que la transition énergétique portée par notre Conseillère Fédérale Doris Leuthard ne se limite pas à une réaction émotionnelle dictée par un événement extraordinaire (Fukushima), mais au contraire correspond à une nécessité extrêmement urgente de décarboner notre consommation énergétique. Le réchauffement climatique tue déjà aujourd’hui, et il tuera encore bien plus demain. Opposer des critères parfaitement subjectifs, beau contre pas beau, et dans tout les cas de faible importance, à une réalité objective scientifiquement prouvée et d’une gravité extrême relève, à mon sens, effectivement de l’hystérie. On peut même parler ici de crime contre l’humanité. A ce sujet, on peut citer le rapport des services secrets américains sur les risques environnementaux prédisant à peu de chose près l’enfer sur terre d’ici quelques dizaines d’années au plus. Il est donc essentiel que les installations solaires réalisées offrent la vraie performance attendue de manière à obtenir la contribution maximum possible pour lutter contre ce défi sans commune mesure menaçant l’humanité tout entière.

Pour rendre palpable, ce dont nous allons parler dans ce post, à ceux de mes lecteurs qui ne sont pas trop versés dans les détails techniques de l’énergie solaire, il existe deux méthodes principales pour installer des panneaux solaires sur une toiture pentue couverte de tuiles.  La solution la plus simple consiste à glisser sous certaines tuiles des crochets venant se fixer dans la poutraison, serpentant dans l’épaisseur entre deux tuiles et dépassant à l’air libre de quelques centimètres pour permettre d’accrocher soit directement des modules solaires soit un lattage en aluminium pour plusieurs modules solaires. Ainsi la toiture préexistante est toujours présente sous les modules solaires. Concrètement, cela donne quelque chose comme ceci :ou encore Dans l’autre méthode, on déconstruit complètement la toiture sur une surface légèrement plus grande que celle des panneaux photovoltaïques prévus, on ré-installe une nouvelle étanchéité devant venir se joindre par un jeu de garnitures du genre bitume dessous et métallique dessus sur la partie de toiture conservée, et on fixe les panneaux solaires dans l’espace ainsi créé avec une finition voulant donner l’impression d’une continuité de la toiture. Il est à noter qu’ainsi l’espace sous les modules solaires est clos. Deux images pour vous rendre l’ensemble plus palpable, la première en phase de préparation, la deuxième pour un exemple de résultat final :

Aspect premier le coût

Intégrer dans la toiture coûte plus cher c’est évident, mais combien au juste? La bonne réponse est trop aujourd’hui et encore nettement plus demain.

A l’instant où j’écris ces lignes, 1 kWp sur une installation moyenne dans une configuration normale coûte environ CHF 2’500.–, l’intégration en sus coûte environ 150.–/m2 soit globalement CHF 1’000.–, puisque 1kWp nécessite entre 6 et 7 m2, pour donc un surcoût de 40% calculé depuis le prix de départ normal sans intégration.

A futur, nous (à comprendre la branche photovoltaïque) espérons pouvoir diminuer le coût du kWp à environ CHF 1’500.– (horizon 2020). Le coût de l’intégration aura pendant ce temps augmenté, car on ne parle pas ici d’une technologie qui s’améliore encore mais simplement du renchérissement des coûts liés aux matériaux de construction ainsi que de la main d’œuvre associée. Considérer une augmentation de 20% sur cette position semble plutôt conservateur qu’autre chose, dès lors ces CHF 1’200.– (les 1000.– actuels + 20%) représenteront un surcoût de 80% de ces CHF 1’500.–, ce qui est complètement insupportable au sens premier du terme.

Aspect second la production énergétique

Non seulement, une installation intégrée coûte nettement plus cher, mais en plus elle produit moins ! Comment est-ce possible ?

Pour le comprendre, il suffit de se remémorer ses cours d’électricité et de la notion de résistance variable à la température. Le photovoltaïque extrait l’énergie des photons et non de la chaleur, d’où son nom d’ailleurs. Une hausse de la température induit une baisse de l’efficience de la conversion (en général -0.5% par °C supplémentaire). On parle ici d’effet Joule. Un module solaire à une température 20°C plus élevée va donc produire 10% d’énergie en moins que le même module toutes autres conditions restant identiques.

Or voilà, une installation intégrée souffre d’une ventilation totalement insuffisante. Une étude conduite en 2001 par le National Institute of Standards and Technology sur la question de température de modules intégrés ou non intégrés montrait montrait une perte de 10% de production. Plus récemment, l’EU a géré un projet de recherche sur cette question précise en 2007 et est arrivée à la conclusion que l’intégration conduisait à une perte de production moyenne de 15%.

Pour ma part, je retiens ce chiffre en attirant l’attention sur ceci : plus les modules photovoltaïques deviennent performants plus ils sont sensibles à cet effet. L’étude de 2007 a été réalisée sur des produits de 2005-2006 donc avec une efficience d’environ 12 à 14%. Aujourd’hui nous exploitons usuellement des modules à 16-18%, et en 2020 nous devrions être dans la plage 22-25% . Je ne serais pas étonné si cette perte de production venait à atteindre une valeur proportionnelle à l’accroissement d’efficience soit grosso modo 25% ! L’évaluation sommaire proposée  ici apparaît en tout cas cohérente avec l’évolution constatée entre les deux études mentionnées ci-dessus.

Aspect N°3 La durée de vie

Récemment le Fraunhofer Institut a publié une étude dans laquelle il est affirmé que les installations solaires déployées actuellement peuvent espérer avoir une durée de vie d’environ 40 ans. Cette augmentation de la longévité a été gagnée essentiellement par une amélioration de la qualité des soudures et également celle du laminage.

Parallèlement à la question de la perte de rendement ci-dessus, la question thermique va aussi nous embêter ici. En effet, si le module atteint régulièrement des températures 30, 40 voir 50°C plus élevées, l’effort mécanique dû à la dilatation augmentera également en proportion. Il s’agit d’une question d’usure par fatigue des matériaux, une fois ça va, deux fois ça va, mais 365 fois par an *quelques dizaines d’années bonjour les ruptures internes.

Les ingénieurs de l’usine livrant les panneaux solaires de notre entreprise nous ont indiqué avoir estimé une réduction de vie pouvant effectivement atteindre les 50% d’une durée normale pour les modules intégrés par opposition aux modules en pose classique. En clair, cela signifie qu’une installation intégrée risque fort de pouvoir être exploitée de manière satisfaisante sur seulement 20 ans au lieu des 40 ans qui auraient été possibles normalement.

Aspect N°4 L’énergie grise

Intégrer une installation photovoltaïque nécessite une énergie grise supplémentaire considérable. On pense ici aux matériaux de construction nécessaires ainsi qu’aux travaux supplémentaires commençant par la déconstruction de la toiture existante, la création d’une nouvelle étanchéité, la jonction entre le nouvel ensemble et la partie de toiture conservée, et enfin à la fin de vie de l’installation s’il faut replanifier un ensemble complet.

Il me semble franchement absurde de vouloir parler de soutien aux énergies renouvelables, si on commence par imposer des dépenses conséquentes d’énergie justement sans que cela n’apporte aucun avantage bien au contraire.

On peut aussi l’exprimer autrement. Sous nos latitudes, une installation photovoltaïque usuelle et normalement optimisée compense l’énergie grise nécessaire à sa production, au transport, à la pose, et enfin au recyclage en fin de vie en 4 ans en moyenne. J’estime que l’intégration double ce besoin en énergie grise. Dès lors, une installation normale produira durant 40-4 ans = 36 environ 9* (9*4=36) l’investissement d’énergie initial en énergie utile et réellement disponible pour nos besoins et non pas seulement ce qui est nécessaire pour refaire des modules solaires. Le même calcul pour la variante intégrée est nettement moins flatteur, car 20-8 ans = 12 conduit à seulement 1.5* (8*1.5=12) l’énergie investie, cela se passe de commentaire!!

Aspect N°5 Maintenance et évolutivité

La maintenance d’une installation photovoltaïque est en général faible. Toutefois, après quelques années, et surtout dans le cadre d’une installation intégrée, on ne peut exclure la nécessité de devoir changer un module ou l’autre, ne serait-ce que suite à un dommage dû aux forces de la nature (genre grêle ou un coup de foudre). La branche photovoltaïque est plutôt conservatrice, mais des évolutions apparaissent tout de même au fil des années. S’arranger sur une installation en pose décollée est chose aisée, mais sur une installation intégrée avec des dimensions fixées une fois pour toute (aussi bien sur largeur et longueur qu’épaisseur), sans même parler de la fonction étanchéité, n’est tout simplement pas possible.

La même question se posera de manière encore plus criante lorsqu’il faudra faire évoluer toute l’installation. 20 ans après, on peut garantir que les nouveaux modules ne s’adapteront plus et il faudra faire une reprise complète avec une répétition de coûts absurdes.

Ou alors, de nombreux propriétaires laisseront tout simplement “tomber” et l’installation sera laissée en place même si devenue presque totalement inefficace et ils referont une autre installation. De toute évidence, on nous annonce un magnifique patchwork!

Aspect N°6 La réversibilité

Pour moi, l’absurdité totale se constate ici. Les services d’urbanisme insistant pour des installations intégrées n’ont tout simplement rien compris ! Une installation classique en fin de vie peut être démontée de manière aisée (sous-entendu avec des coûts modestes) et on retrouve la toiture d’origine intacte!

Si vous relisez le paragraphe ci-dessus, je n’ai pas besoin de vous expliquer encore une fois que la même constatation ne s’applique mais alors pas du tout au cas des installations intégrées. Une seule chose mérite d’être encore dite ici, en imaginant une installation intégrée démontée dans 20 ans, mon expérience de professionnel de l’immobilier me fait douter sincèrement qu’il sera possible alors de retrouver les mêmes tuiles pour reconstituer une toiture uniforme.

Factuellement, une installation décollée garantit infiniment mieux la protection du patrimoine, si réellement celle-ci est souhaitable!!!

Au final, le vrai problème tourne autour de la faisabilité de la transition énergétique. Je ne voudrais pas rentrer dans une démonstration trop complexe ici, mais en résumé succinct les grandes choses n’étant que la somme des petites, si chaque immeuble voit sa production d’énergie renouvelable amputée d’un quasi 50% en additionnant les facteurs qui précèdent, et beaucoup plus encore si nous prenons en considération le souhait des mêmes services d’urbanisme de limiter drastiquement la taille des installations permises, il est manifeste que la transition, souhaitée par la population et indispensable pour donner une chance à notre planète, ne sera tout simplement pas possible.

Il semble utile d’ici de rappeler les grandes lignes de notre objectif. Nous devons en premier lieu compenser les 45% d’énergie électrique apportées dans le réseau par les sources non-renouvelables, mais également transférer la consommation de fuel domestique ou gaz pour le chauffage de nos habitations, passer à l’électro-mobilité, et enfin assurer à nos industries l’énergie dont notre économie a besoin.

Idéalement chaque immeuble devrait couvrir au minimum ses besoins soit en consommation électrique de ses habitants, ou alternativement couvrir totalement ses besoins énergétiques en terme de chauffage partant de l’idée que les autres besoins seraient couverts par des sources centralisées (barrages, éoliennes, …). Si ce minimum n’est pas atteint, il n’y a même pas besoin de faire des calculs, nous sommes dans une impasse.

Mon collègue Giovanni aura la lourde tâche de défendre les motions que nous avons préparés ensemble, du fond du cœur mes vœux l’accompagnent! Pour le bien des générations futures, forza Giovanni!!

Laurent-david JOSPIN

Sources:
National Institute of Standards and Technology, Mark W. Davis, A. Hunter Fanney and Brian P. Dougherty, “Prediction of Building Integrated Photovoltaic Cell Temperatures
Projet EU IP Performance SP6, Berrie van Kampen et auteurs associés, “Actual temperature of Building Integrated PV Modules
National Intelligence Council, “Global Trends 2030

La confiance ne se décrète pas, elle se mérite jour après jour!

Une petite pause dans notre série sur l’équation de Kaya, dictée par l’actualité brûlante, cela va de soi! La conclusion de notre série Kaya est agendée pour le milieu de la semaine prochaine, sauf imprévu.

La grande majorité de nos contemporains n’ont pas eu l’occasion d’étudier la théorie de la création monétaire, et c’est bien dommage.

On oublie en effet trop souvent que nos monnaies actuelles ne sont que fiduciaires et qu’elles ne doivent leur existence que grâce à la confiance que nous plaçons en elles. Le citoyen lambda croit souvent qu’une réserve d’or existe quelque part qui couvre l’argent en circulation. Or, c’est majoritairement faux!

Pour mettre juste un rappel de clarification sur la table, en 2012 l’ensemble des numéraires en circulation avoisinait les 56 milliards et la BNS possède environ 1000 tonnes d’or soit au cours actuel 35 milliards. Si l’on élargit le regard à, non plus seulement les numéraires, mais toutes les formes de monnaie (dépôts, comptes bancaires, emprunts, …), on arrive à un total de 813 milliards pour des actifs de la BNS (Banque Nationale Suisse) à hauteur de globalement 450 milliards. La plus grande partie de ces actifs sont d’ailleurs des réserves de change (euro, US$, …) qui sont elles-mêmes des monnaies fiduciaires donc également basées sur la confiance (et accessoirement nettement moins solides que notre bon vieux franc suisse).

L’ensemble de la construction tient, car nous avons confiance! C’est le principe même de la monnaie fiduciaire. C’est pourquoi le législateur s’est efforcé de créer une entité censée garantir la stabilité de la monnaie et totalement à l’abri de toute influence politique, soit la BNS.

Lorsque certaines autorités cantonales se lamentent de ne pas pouvoir toucher ce qu’elles avaient espéré comme dividende de la dite BNS, indirectement elles exercent une pression qui contrevient à la règle de l’indépendance.

Il serait bon, à mon avis, d’introduire une règle dans les finances cantonales interdisant de budgéter quelques revenus que ce soit provenant de dividende de la BNS premièrement, et deuxièmement obligeant à utiliser tout versement de cette source pour le désendettement dans le cas où le canton présenterait une dette dans son bilan. Ce n’est que libéré de toute dette, que le montant pourrait être utilisé librement.

Une telle solution présenterait comme avantage, en plus de libérer la BNS de toute pression malvenue, de gérer les dividendes de la BNS au bénéfice de plusieurs générations et non pas seulement de celle qui reçoit le versement.

Laurent Jospin

Source : Office Fédéral de la Statistique, “Politique monétaire – Données, indicateurs Masses monétaires M1, M2 et M3 – Valeur annuelle”

Une équation prédit l’enfer sur terre? Et si le réchauffement climatique n’existait pas?

Ce post est la suite de notre série sur l’équation de Kaya. Nous prolongeons ici la réflexion entamée dans le post une équation prédit l’enfer sur terre? Comment changer?  par la vision contrarienne imaginant que le réchauffement climatique n’existe tout simplement pas ou ne pose aucun problème réel.

Peu importe que cette posture soit consciente et explicite, ou implicite de par notre attitude de laisser aller, cela ne change rien à la réflexion qui suit.

Il va de soi que je ne crois pas une seconde que nous puissions réellement faire l’impasse sur le réchauffement climatique, mais encore une fois le résultat de la réflexion qui suit pourrait surprendre plus d’un.

L’augmentation de CO2 dans l’atmosphère provient en premier lieu de la combustion soit de tout type combustible fossile, soit de bois dans une quantité dépassant celle générée par la croissance naturelle de la forêt (en terme exact, on dit que le prélèvement dépasse le taux de renouvellement).

Bref, l’augmentation du CO2 provient de la consommation d’un non-renouvelable, car même le bois de la forêt cesse d’être une ressource renouvelable si l’on prélève plus que le taux de croissance naturelle. Donc, si le stock est non renouvelable, il est par définition fini.

Dès lors, et c’est là la grande surprise, même si vous êtes climato-sceptique et que vous ne souhaitez absolument pas vous soucier du taux de vos émissions de CO2, un jour vous les verrez diminuer, que vous le vouliez ou non, et ce précisément lorsque les stocks disponibles de fossile ne suffiront plus pour répondre à la demande dans la même quantité que précédemment.

Très concrètement, et pour prendre l’exemple du pétrole, le graphique présente à priori un aspect dit de “courbe en cloche”, comme celui-ci qui montre que la production augmente de manière quasi continue puis passe par un maximum pour entamer une descente inexorable (note : les courbes des découvertes et de production effective ont exactement le même aspect mis à part un décalage temporel d’environ 30 ans) :

La date exacte du “peak oil” ainsi que celles des autres échéances sont sujets à débat, mais il demeure admis dans les milieux les plus compétents que ces échéances ne pourront être évitées et que pour certaines la date butoir est relativement proche (de l’ordre d’une génération). Les dernières prévisions à ce sujet de l’AIE (Agence Internationale de l’Energie) sont inquiétantes pour nos économies. Il en ressort notamment que les réserves dans les schistes ont été sur-évaluées (pressenti dans le post du 2 juillet 2013 Gaz de schiste et ça continue…  vers la fin du paragraphe sur l’indépendance énergétique) et que l’augmentation de la consommation effective fortement soutenue par une demande non encore satisfaite conduit à un épuisement plus rapide que prévu aussi bien du stock que de la capacité de production instantanée. En clair, on peut s’attendre à ce que dès 2025 on vive dans un monde sous-doté en pétrole (au vu des souhaits actuels de l’économie et non des considérations climatiques naturellement). La vision alternative consiste à dire que la courbe est lissée par l’addition de nombreuses courbes régionales ayant toutes un sommet décalé. On parle ici d’un plateau de production  plutôt que d’un sommet clairement défini. Monsieur Sadad Al-Husseini ancien responsable de l’exploration de la compagnie nationale saoudienne partisan d’une telle vision estime que le plateau, agrémenté de quelques ondulations non significatives, a démarré aux alentours de 2005 et perdurera jusque vers 2020 suivie d’une forte diminution de la production.

Vous allez me dire, mais c’est très bien alors, car de cette façon tôt ou tard, nous allons arrêter d’émettre du CO2 et tout le monde sera content. L’erreur se situe ici, car si la baisse provient d’une baisse de la disponibilité en énergie et non d’une baisse de la quantité de CO2 par unité d’énergie, les autres facteurs ne restent pas silencieux, bien au contraire.

En premier lieu, le facteur Etot/PIB, représentant peu ou prou la capacité d’innovation, aura tendance à se figer, car en période de pénurie de ressources le peu disponible sera affecté prioritairement à la production de biens essentiels plutôt qu’à la recherche. Tiens, comme la nourriture par exemple, dont on oublie trop souvent qu’elle dépend aujourd’hui presque totalement de la disponibilité d’énergie bon marché.

Dans une phase initiale, le facteur PIB/POP va diminuer car la population restera stable, mais le PIB lui diminuera inexorablement en suivant la courbe descendante des ressources fossiles. L’environnement économique correspondra alors à une récession majeure sans espoir de relance puisque notre moteur essentiel réel, soit l’énergie abondante, aura de plus en plus tendance à se raréfier.

Assez vite toutefois, des émeutes massives puis des guerres civiles éclateront. Rappelez-vous c’était le peuple affamé qui avait pris la Bastille. A ce stade, l’effondrement structurel de nos sociétés ne sera plus qu’une question d’années. L’histoire nous montre comment des grands empires, imaginés indestructibles, se sont quasiment auto-anéantis en l’espace d’une génération. Et donc le facteur POP sera amené au tapis par des famines, épidémies et autres guerres. Rappelez-vous dans la première partie de la démonstration, je vous parlais de “l’option génocide”, et bien si nous n’y prenons pas sérieusement garde, le ou plutôt les génocides viendront spontanément sans même avoir eu besoin d’un carton d’invitation. On ne parle pas ici d’un conflit majeur opposant deux blocs se comportant de manière dite “civilisée” (soit en respectant plus ou moins les lois de la guerre), mais d’une multitude de conflits officiels ou non entre des populations désespérées luttant pour leur survie au jour le jour, comme par exemple la guerre en Irak dont la seule vraie origine est le désir de l’Oncle Sam de contrôler une ressource qu’il jugeait stratégique. Si vous pensez que je noircis le tableau, permettez-moi de vous détromper, car, mis à part le cas de l’Irak, les prémices sont déjà visibles aujourd’hui! Ce n’est pas moi qui le dis, mais Monsieur Ban Ki Moon secrétaire général des Nations Unies en personne. Bien évidemment, cela touche les populations déjà les plus fragilisées qui soient, et dans des régions qui nous semblent tellement mais alors tellement lointaines!!! Mais ne vous y trompez pas, ce que vous pouvez voir là-bas, nous pend assez également au bout du nez simplement avec un décalage temporel plus ou moins important selon les cas!

Faux me direz-vous, car il sera alors temps de passer aux énergies renouvelables. J’ai effectivement entendu ce discours dans la bouche d’un ami climato-sceptique. Ce raisonnement ne tient malheureusement pas la route, car lorsque la courbe descendante aura été entamée, nous n’aurons alors plus les moyens de réaliser la transition énergétique. Cela découle notamment des facteurs Etot/PIB et PIB/POP qui seront amenés au tapis par le manque d’énergie et ne permettront plus d’envisager autres choses que de la simple survie. Passer aux énergies renouvelables représente dans le court terme un effort ou autrement dit un investissement, et il faut être en mesure de le faire, aussi bien en termes économiques, sociaux, que de ressources à disposition..

Le DOE (Department of Energy) américain ne dit pas autre chose quand il annonce qu’il faut compter au minimum 20 années pour se préparer au peak oil, et qu’il invite le gouvernement américain à agir de toute urgence. Citation : ” sans une atténuation appropriée, les coûts économiques, sociaux et politiques seront sans précédent“. Si on quitte mentalement le niveau “pays” et qu’on monte au niveau “planète”, il est manifeste que ces 20 années ne seront pas suffisantes.

Nous en resterons là comme conclusion de cette analyse climato-sceptique en nous permettant de rappeler que toute cette réflexion a été menée en imaginant que le réchauffement climatique ne pose aucun problème et que donc il ne se rajoute pas des complications supplémentaires générées par exemple par des dommages insupportables de très grande ampleur.

Dans notre prochain post nous conclurons ces discussions sur l’équation de Kaya en regardant si une réconciliation des deux points de vue climato-sceptiques contre “climato-convaincus” n’est pas possible.

Laurent JOSPIN

Sources :
US Department of Energy (DOE), “peaking of World Oil Production : Impacts, Mitigation, and Risk Management
Journal Le Monde 16.11.2007, “la production d’or noir n’augmentera plus, selon l’ex n°2 du pétrole saoudien
Organisation de Coopération et de Développement Économique (OCDE), mars 2013, “Le baril de pétrole à 270 US$ en 2020
Annuaire suisse de politique de développement, Claude Serfati, 2006, “Économies de guerre et ressources naturelles : les visages de la mondialisation
Le Grand Soir, 28 mars 2006, Michael Klare, “Les prochaines guerres auront pour enjeu les ressources naturelles
Et avec la collaboration d’Amanda pour le dessin