Filière Solaire Photovoltaïque

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1 Filière Solaire Photovoltaïque 83

2 Synthèse Solaire Photovoltaïque (I) Le marché mondial du photovoltaïque est en très forte croissance et pourrait peser ~1 Md en 22 2 à 3 GW de capacités installées en 22 Son développement dépendra de l'évolution de plusieurs paramètres Le coût des technologies, le prix de l'électricité, la disponibilité des matières premières La France s'est fixé des objectifs ambitieux sur le développement du photovoltaïque mais est absente du marché de la production d'équipements Objectif de 5 4MW de capacités installées en 22 vs. 45 MW en 26 Pas d'entreprises françaises dans le top 15 des producteurs de cellules photovoltaïques en 27 Il reste des places à prendre dans la production d'équipements, en particulier sur les couches minces Capacités de production de cellules couches minces multipliées par ~3 en Europe d'ici 21 Le développement de capacités industrielles en France aurait un impact positif sur les emplois et la balance commerciale +6 emplois et +5M sur la balance commerciale si la France produit 1% de ses besoins en 22 La priorité pour la France est donc le lancement d'un plan solaire permettant le développement de capacités industrielles sur son territoire Mettre en place des conditions favorables pour l'implantation de capacités industrielles en France (simplification des procédures administratives, présélection de sites, subventionnement des investissements) Dynamiser le marché national sur le segment des parcs au sol qui est le marché cible pour des industriels qui souhaiteraient implanter des usines en France (garantie de volumes, faibles coûts de distribution) régionalisation des implantations de parcs pour maîtriser les contraintes d'espace Concentrer les efforts (recherche, formation, démonstrateurs, subventions) sur les couches minces et sur les technologies du futur (e.g. PV intégré aux matériaux de construction) Mettre en place un référent national pour coordonner les politiques de formation, recherche, innovation et faire le lien avec les DRIRE 84

3 Synthèse Solaire Photovoltaïque (II) Scénario : développement de capacités de production en France équivalent aux objectifs du Grenelle Marché mondial (Matériel + Installation) Emplois en France Marché (Md ) Max Min Emplois 15 Estimations fondées sur des hypothèses de travail Puissance cumulée (GW) Part des emplois de production 35% 45% Scénario de développement en France Principales mesures Capacités installées dans l'année (MW) Production en France (MW) Lancer un plan solaire permettant de développer les capacités industrielles en France Faciliter l'implantation d'usines de capteurs en France (simplification des procédures, aides aux investissements) Dynamiser le marché national sur le segment des parcs au sol (marché cible pour des industriels qui souhaiteraient implanter des usines en France) Concentrer les efforts (recherche, formation, subventions...) sur les couches minces et les technologies du futur (ex. PV intégré aux matériaux de construction) Mettre en place un référent national pour piloter le déploiement du plan et faire le lien avec les DRIRE 85

4 Filière Solaire Photovoltaïque Description de la filière Ruptures attendues Evolution du marché et opportunités pour la France Compléments : benchmarks de politiques publiques 86

5 Le solaire photovoltaïque permet de transformer l'énergie solaire en électricité Plus le rendement du panneau est élevé, plus la puissance au m² est importante Plus la durée d'ensoleillement est élevée, plus la quantité d'électricité restituée est importante Module de 1m 2 1,W/m 2 Lumière standard 1,W/m 2 Illustration avec un rendement nominal de 13% Source: DLR, PVGIS, Sharp, Analyse BCG Puissance restituée 13W Lever du soleil Durée d'ensoleillement Coucher du soleil 87

6 La production d'électricité photovoltaïque peut être centralisée ou décentralisée Production Décentralisée Toits d'habitations individuelles Toits de grandes surfaces commerciales/industrielles Production Centralisée Parcs au sol Illustration Dimensions typiques 2 kw par habitation ~2 m² de capteurs 1 kw ~1 m² de capteurs 15 MW ~3 ha de surface au sol occupée Coûts complet d'installation (28) 5 12 /W dont 1 2 /W pour l'installation /W dont ~.2 /W pour l'installation Dans la plupart des cas, l'électricité produite est injectée sur le réseau et rachetée au producteur à un tarif de rachat fixe garanti sur 2 ans 88

7 La Sud de la France est plus propice à la production d'électricité photovoltaïque Carte de l'ensoleillement efficace en France Impact de l'ensoleillement sur la production d'électricité Electricité produite (kwh/m²) % 5 Nombre d'heures d'ensoleillement efficace moyen par an < 8h 8 à 9h 9 à 1h 1 à 11h 11 à 115h 115 à 12h 12 à 13h Paris 85 h/an Nice 125 h/an Hypothèse Rendement nominal des cellules PV : 13% 89

8 Filière Solaire Photovoltaïque Description de la filière Ruptures attendues Evolution du marché et opportunités pour la France Compléments : benchmarks de politiques publiques 9

9 Rupture technologique majeure avec l'essor des couches minces et l'effet d'expérience sur la filière En 28 Couches minces déjà plus intéressantes économiquement que les couches épaisses D'ici 22 Forte baisse de coût attendue par effet d'expérience notamment sur les couches minces Couches épaisses Couches minces Technologie Silicium Cristallin (c-si) Epaisseur 2 3 µm de silicium Coût module ~2.6 /W en 28 Rendement 13 à 17% Couches de silicium Lumière Verre Conducteur Conducteur Technologies Cadmium Telluride (CdTe) Cuivre Indium Gallium Selenium (CIGS) Silicium amorphe (a-si) Epaisseur ~1 µm de semi-conducteur Coût du module ~1.6 /W en 28 Rendement 1 à 12% en 28 Conducteur Couches de films Conducteur Lumière Substrat (e.g. verre) Modules couches minces Balance of System Installation 1. Pour une installation de type parc solaire équipé avec des modules couches minces 2. Source: Interviews d'experts; modélisation BCG /W 2 1 Rendement des modules /W /W 1,,5,,2, Evolution prévisionnelle du coût des modules couches minces 2 1,6 28,9,2,1,3,3 28,6 1, % 2%? Evolution prévisionnelle du coût du Balance of System 12,6,2,1,2,1 22 Evolution prévisionnelle du coût de l'installation 12,2 28,1 22 Inverter Interconnection élec. Interconnection réseau Structure Max Min 91

10 Le développement du PV dépendra du coût des technologies, du prix de l'électricité et de la disponibilité des matériaux Evolution prévisionnelle du coût des technologies et du prix de l'électricité 1 Disponibilité prévisionnelle des matériaux Coût de production et prix marché de l'électricité ( /kwh),2,16,12 Prix Powernext base 29.89c /kwh c-si (Techno 1) c-si (Techno 2) c-si (Techno 3) a-si CIGS CdTe Prix de l électricité +2%/an Silicium Capacités de production ajustables au besoin Multiplication des capacités de production par 4 entre '7 et '12 2 Indium Capacité de production de modules actuellement limitées à 2-3 GW/an Augmentation prévisible grâce à La libération de capacités utilisées par les TV LCD La réduction de l'épaisseur de la couche d'indium,8 Parité réseau? Tellure, Source: Deutsche Bank 2. Source: PV News Mai 28 Capacités de production de modules actuellement limitées à 1-2GW/an Augmentation prévisible grâce à La réduction de l'épaisseur de la couche de Tellure L'amélioration du taux de récupération du Tellure 92

11 Le tellure est actuellement une contrainte au développement du CdTe mais les perspectives sont rassurantes La filière du Tellure Sous-produit du cycle d'affinage du cuivre Principaux producteurs: US, Canada, Japon, Pérou Utilisations du Tellure Additif pour le fer, l acier et le cuivre pour rendre l'usinage plus facile Agent catalytique dans l industrie des produits chimiques et dans l industrie de l électronique (photovoltaïque) Production: 2-4t/an 1 Réserves estimées en 27: entre 2 et 5 tonnes 2 Coût: ~2-25$/kg 3 Actuellement, les capacités de production sont limitées à 1 à 2 GW/an... Si 5% de la production de Tellure est allouée au photovoltaïque Avec une consommation de Tellure de 1 tonnes/1mw 3 de cellules PV Utilisation dans les panneaux solaires... mais les capacités de production devraient pouvoir augmenter rapidement Réduction de l'épaisseur de la couche de Tellure (.9µm réalisé en labo vs. 3µm actuellement 4 ) Capacités de production potentiellement multipliées par 3 Amélioration du taux de récupération du Tellure dans le cuivre (~3% actuellement 4 ) Augmentation de la production de cuivre hypothèse: 5% par an 4 Coût actuel: ~.2$/W, soit ~1-2% du coût d'un module PV Baisse si diminution de l'épaisseur de la couche de Tellure 1. Source: Seeking Alpha 2. Réserves correspondant à la quantité de Tellure estimée dans les gisements de cuivre susceptibles d'être exploités - scource: USGS 3. Source: 4. Source: Seeking Alpha 93

12 L'indium est également une contrainte au développement du CIGS mais là encore, les perspectives semblent rassurantes La filière de l'indium Sous-produit du cycle d'affinage du zinc Principaux producteurs: Belgique, Canada, Chine, France, Allemagne, Japon, Pérou, Russie Utilisations de l'indium Principalement pour les écrans LCD 1 Production: 5t/an 1 Réserves estimées en 27: entre 1 et 15 tonnes 2 Cout: ~1$/kg 3 Actuellement, les capacités de production sont limitées à 2.5GW/an... Si 1% de la production d'indium est allouée au photovoltaïque Avec une consommation d'indium de 3g/m2 4 soit 2 tonnes/1mw 5 de cellules PV Utilisation dans les panneaux solaires... mais les capacités de production devraient pouvoir augmenter rapidement Remplacement progressif de l'indium par du graphène dans les TV LCD Capacités de production portées à ~2GW/an si 8% de la production d'indium est allouée au photovoltaïque Augmentation rapide des ressources exploitables à mesure que le cours de l'indium augmente Réserves exploitables multipliées par 2.5 entre 26 et 27 6 Réduction de l'épaisseur de la couche d'indium Coût actuel: ~.2$/W, soit ~1-2% du coût d'un module PV Baisse si diminution de l'épaisseur de la couche d'indium 1. La forte demande de l'industrie des TV LCD en indium a fait passer son cours de 7$/kg en 21 à 1$/kg en Réserves correspondant à la quantité d'indium estimée dans les gisements de zinc susceptibles d'être exploités - scource: USGS 3. Source: International Business Times 4. Source: National Renewable Energy Laboratory 5. Sur la base d'un rendement de 15% 6. Source: USGS 94

13 Rupture industrielle avec l'implantation d'usines de capteurs couches minces, notamment en Europe Couches épaisses Forte croissance de la Chine et de Taïwan Plus d'investissements aux US et au Japon Couches minces L'Europe va continuer à investir fortement pour développer ses capacités de production Répartition des capacités de production 2 de cellules PV en 28 1 Evolution Evolution Répartition des capacités de production 2 de cellules PV en 28 1 Evolution moyenne annuelle GW 1% 1% 4% 11GW 15% Autre US Taiwan + 45% ~ + 38% GW + 11% 2.5 GW + 1% 1% 5% Autres + 12% ~ % 6% Taiwan + 18% + 75% 8% Chine + 3% 75% 16% Japon % 75% 16% Japon + 8% 5% 29% Europe + 5%? 5% 24% Europe (pas de production en France) + 1% 25% 35% Chine + 8% 25% 41% US + 1% % La France peut capter une partie des nouvelles usines de production de cellules PV, en particulier sur les couches minces 1. En fonction de la nationalité des entreprises fabriquant les cellules PV 2. Capacités de production nominales déclarées par les entreprises et pondérées pour leur crédibilité Source: Deutsche Bank, PV News, GreenTech media, analyse BCG % 95

14 Q-Cells, #1 des couches épaisses, parie sur les couches minces Et continue son développement sur la filière silicium et sur les nouvelles technologies couches épaisses Modules PV Couches Minces SolarFields Solibro a-si (micromorph silicon) Acquisition en 26 Filiale à 1% 5MW 1 de capacité prévisionnelle en 21 a-si (sur film plastique) Acquisition en 26 2 Filiale à 51% 3MW 1 de capacité prévisionnelle en 21 CdTe Acquisition en 27 5M$ Filiale à 93% 12MW 1 de capacité prévisionnelle en 21 CIGS JV avec Solibro AB en 26 4M + 2M % des parts 5MW 1 de capacité prévisionnelle en 21 Filière Silicium Production de silicium et de wafers Acquisition de 17.9% des parts en 27 Modules PV couches épaisses Technologie innovante de production de wafers (String Ribbon) JV avec REC et Evergreen en 26 33% des parts Crystalline silicon on glass Acquisition de 21.7% des parts en 26 25MW de capacité de production en Estimations Citigroup 2. Première étape à 3% et 7M 3. Selon la performance en R&D Technologie de réduction de la quantité de Silicium Acquisition de 31.4% des parts en 27 5M$ 96

15 D'ici 22, priorité aux parcs solaires en France pour amorcer la rupture industrielle en faveur des couches minces Parc solaire 1 Coût de production de l'électricité potentiellement compétitif d'ici 22 Solaire résidentiel 2 A priori non compétitif sans subventions d'ici 22 mais potentiel le plus important à terme /MWh produit Max Min 3 /MWh Tarif de rachat 89 /MWh Prix Powernext base 29 3 /MWh produit ?? Max Min 55 /MWh Tarif de rachat 89 /MWh Prix Powernext base 29 3 Aujourd'hui, priorité aux parc solaires A terme, potentiel sur le résidentiel Marché cible pour inciter les industriels à installer des capacités "couches minces" en France garantie de volumes, structure clientèle simple Mais technologie fortement consommatrice d'espace Nécessité de régionaliser les implantations de parcs et d'utiliser les surfaces disponibles sur le toit des grands bâtiments commerciaux, industriels... Marché actuellement non compétitif coût d'installation trop élevés Mais potentiel le plus important à terme grâce à l'intégration complète aux matériaux de construction pas de contrainte de place coûts d'installation mutualisés avec les coûts de construction 1. Amortissement: 2 ans; WACC: 7%; coût du module: /W en 28 (module couches minces), /W en 22; coût du Balance of System (BOS):.9 /W en 28,.6 /W en 22; coût d'installation:.2 /W en 28,.1 /W en 22 (source: Interviews d'experts, analyse BCG, rapports de brokers); coût annuel de maintenance = 1.5% du coût de l'investissement initial; ensoleillement de 115 à 13h/an 2. Amortissement: 2 ans; WACC: 5.5%; ensoleillement de 1 à 13h/an; coût des panneaux: 6.8 /W en 28, 2 /W en 22; coût du Balance of System (BOS): 1 /W en 28,.7 /W en 22; coût d'installation: 1.4 /W en 28,.8 /W en 22 (source: Interviews d'experts, analyse BCG, rapports de brokers); coût annuel de maintenance = 1.5% du coût de l'investissement initial 3. Powernext Futures: calendar 29 au 1/9/8 97

16 Filière Solaire Photovoltaïque Description de la filière Ruptures attendues Evolution du marché et opportunités pour la France Compléments : benchmarks de politiques publiques 98

17 Le marché mondial du photovoltaïque est en très forte croissance et pourrait peser ~1 Md en 22 Evolution prévisionnelle du parc total de capacités installées dans le monde 1 GW Max Min Capacités installées dans l'année (GW) Coût moyen par watt installé ( /watt) 2 ~1 ~5 ~3.5 ~2.5 Marché annuel d'équipement et d'installation (Md ) 1. Source: EPIA Solar Generation V (28) 2. Coût moyen entre le coût des installations résidentielles, le coût des installations sur bâtiments industriels et commerciaux, et le coût des parcs solaires

18 La France a des objectifs ambitieux de production d'électricité PV mais a peu d'acteurs sur le marché des cellules PV Objectif de capacités PV installées en France (Grenelle de l'environnement) Pas d'entreprise française dans le top15 des producteurs 2 de cellules PV en 27 Capacités installées (MW) Tonnes de CO 2 évitées grâce au photovoltaïque 1 (Mt) Tonnes de CO 2 évitées si l'électricité photovoltaïque se substitue à de l'électricité produite par des centrales au gaz (~36gC2/kWh) 2. Source: PVNews Mai 28 Q-Cells Sharp Suntech First Solar Kyocera Motech Sanyo SunPower Baoding Yingli Mitsubishi JA Solar BP Solar Deutsche Solar Solarfun Isofoton Photowatt La France sera contrainte d'importer ses panneaux solaires si elle ne développe pas de capacités de production locales Top 15 des producteurs de cellules PV en MW 1

19 La France est également peu présente sur les équipements du "Balance of System" Connecteurs Inverter Coût ~2 à 5% du coût du matériel photovoltaïque 12 ~6 à 1% du coût du matériel photovoltaïque 12 Marché Le marché des connecteurs pour installations PV est mondial et contrôlé par les acteurs traditionnels du marché de la connectique Le marché des connecteurs pour installations PV représentait moins de 1% du marché mondial de la connectique en 27 ~.2-.3Md en 27 sur un marché global de la connectique de 31Md 3 potentiel de 2-4Md par an à horizon 22 3 Le marché des inverters pour installations PV est mondial avec des acteurs spécialisés pour le marché PV Le marché des inverters pour installations PV représentait ~.5-.6Md en 27 2 potentiel de 5-1Md /an à horizon 22 2 Chiffres d'affaire des principaux fournisseurs mondiaux de connectique 3 Principaux fournisseurs d'inverters pour installations photovoltaïques 4 Acteurs Tw. Tyco Electronics Molex Amphenol FCI JST Foxconn Yazaki Delphi Hirose JAE Radiall Module + Balance of System 2. Source: interviews d'experts; rapports de brokers; analyse BCG 3. Source: Evertiq.com; analyse BCG 4. Source: Frost & Sullivan "World photovoltaic inverter market" 5 9 M Top 1 = 17Md 55% du marché SMA KACO FRONIUS SOLARMAX CONERGY Top 5 = 85% du marché 11

20 Importation de technologies PV nécessaire à court-terme A moyen-terme, possibilité d'exploiter des technologies françaises, notamment sur les couches minces Exemples d'activités de recherche en cours sur la filière photovoltaïque en France Silicium Projet Solar Nano Cyrstal 1 qui doit permettre de réduire le coût du silicium avec une unité de production de silicium au grade solaire augmenter le rendement des cellules PV (cible à 3%) assurer une industrialisation rapide avec un objectif de 4MW de capacité de production à horizon 212 Couches minces Projet CISEL 2 qui a pour objectif de produire des cellules PV couches minces à.7 /W et 1% de rendement en 215 Principe : électrodéposition de la couche de CIS A court terme, les usines PV couches minces en France seront nécessairement sur technologie étrangère Implantation en France des leaders étrangers des couches minces (e.g. First Solar, Nano Solar, Sharp) Fabricant français avec technologie couches minces sous licence Nouvelles générations Projet THR 3 qui doit permettre le développement de cellules PV à très haut rendement Principe : conversion des rayons infrarouges et récupération de l'énergie thermique Objectif : cellules à.3 /kwh avec un rendement de 4% Projets de recherche pour le développement de cellules organiques 4 La France doit continuer ses travaux de recherche sur les technologies les plus prometteuses avec des objectifs d'industrialisation à moyen et long termes 1. Piloté par PV Alliance (Photowatt, CEA, EDF EN) - Sources: Innovation le journal; "PV Alliance short presentation E Laborde, Valencia",Sept Piloté par l'irdep (Institut de Recherche et Développement sur l'énergie Photovoltaïque) 3. Projet "Très haut rendement" piloté par l'irdep 4. Projets pilotés par le CNRS et le CEA 12

21 La France est bien placée pour développer des innovations dans l'intégration aux matériaux de construction Panneaux intégrés au toit Tuiles solaires Matériaux de construction Description de la solution Intégration de panneaux photovoltaïques standards Gain de coût sur les bâtiments neufs / les rénovations de toitures Remplacement des matériaux de construction passifs Filière spécifique Entreprises dédiées ou des acteurs du marché des matériaux de construction Coût d'installation potentiellement plus élevé Connectique plus compliquée Efficacité énergétique potentiellement plus faible Produits en cours de développement, e.g. Peinture solaire Fenêtres solaires 1. Estimation Disponibilité Exemple de fournisseurs Sharp, Kyocera, Photowatt Exemple de fournisseurs Imerys Lumeta Solar Sunslates Solar Century Schüco Exemple de fournisseurs potentiels Saint-Gobain Schüco Part du marché du BIPV 1 > 95% < 5% La réglementation du BIPV ne favorise pas les filières différenciées sur lesquelles la France peut avoir un avantage compétitif - Enjeux pour la France Pas de filière différenciée A traiter comme les panneaux solaires standards Filière différenciée avec des acteurs industriels français Opportunité à étudier Rentabilité? Mode de subvention le plus efficace? Filières différenciées avec de la R&D en France Opportunité à étudier Rentabilité? Mode de subvention le plus efficace? 13

22 4 scénarios pour le développement du PV en France sur la base des objectifs du Grenelle Hypothèse d'évolution des capacités installées annuellement en France 4 scénarios selon le développement de capacités industrielles en France Parc solaires Panneaux sur toit Parc GW Part des besoins nationaux couverts par de la production locale MW % 2 2% Surface de parcs installée (ha/an) 1 # de logements équipés par an 5 75 (') 3 Développement de parcs solaires pour amorcer la filière industrielle Limitation du résidentiel BIPV à 15MW/an 1..6ha/MW installé (source: interview d'experts) 2. Soit environ 5 terrains de football 3. ~1W par m²; ~2m² par installation (source: ADEME) 4. Capacités de production dimensionnées à 125% du besoin % 5% 1% S1 S2 S3 Capacités de production en France (MW) usines de taille moyenne S4 Exportations 6MW en 22 Production pour besoins locaux 14

23 Le développement de capacités industrielles en France aurait un impact positif sur les emplois et la balance commerciale Impact sur les emplois Impacts sur la balance commerciale Coût global pour l'etat Production 1 Installation 2 # d'emplois en France Maintenance Gains sur import gaz Import/export matériel PV M 4 445M 445M 445M -99M 5-495M - 99M Impact sur la balance commerciale française (M ) Engagement en 22 pour le rachat de l'électricité photovoltaïque 6 Coût des subventions accordées pour l'implantation d'usines 7 Coût du rachat de l'électricité photovoltaïque 8 Coût cumulé des subventions pour l'état (Md ) ,1, 19,1,1 19,1,1 19,1,2 Part des besoins produits en France S1 S2 S3 S4 % 5% 1% 2% S1 S2 S3 S4 Coût par emploi % du parc 28 en panneaux solaires sur toit; 9% des capacités installées en 29 en panneaux solaire sur toit et 1% en parcs solaires; subventions des panneaux solaires sur toit limitées à 15MW/an à partir de 21; 17.5 ETP/MW produit en 28; décroissance de 3% par an pour atteindre 9.5 ETPs/MW en 22 (hypothèses: coûts de main d'œuvre = 5% du coût du module; coût chargé par emploi = 5k ) 2. Parc: 3.7 ETP/MW installé en 28, 2 ETP/MW installé en 22; panneaux sur toit: 27 ETP/MW installé en 28, 16 ETP/MW installé en 22 (chiffres calculés à partir des coûts d'installation avec un coût chargé par emploi de 5k ) 3. Parc:.8 ETP/MW installé en 28,.4 ETP/MW installé en 22; Panneaux sur toit: 2.7 ETP/MW installé en 28, 1.1 ETP/MW installé en 22 (chiffres calculés à partir des coûts d'installation avec un coût chargé par emploi de 5k ) 4. 7TWh produit en 22 soit ~12TWh de gaz évité (centrale CCGT avec un rendement de 6%) à 38 /MWh (Observatoire de l'énergie d'après Eurostat (janvier 27)) 5. Importation de 1% du besoin, soit 6MW; 15MW pour un usage résidentiel à ~2 /W; 45MW pour un usage sur parcs solaires à /W (panneaux en couches minces + BOS) 6. Engagement sur 2 ans au tarif de rachat en vigueur à la date d'entrée en production 7. Coût d'investissement de ~2M /MW (source: interview d'expert); investissement dimensionné à 125% du besoin; subvention de 7% du coût d'investissement 8. Tarif de rachat de 3 /MWh pour un parc solaire et de 55M /MWh pour de l'intégré au bâti en 28, décroissance de 2% par an; Prix PWX de 9 /MWh en 28 et croissance de 2% par an 9. Montant total des subvention en 22: 1.5Md 15 dont parc dont toit 9,9 S1 32k 39k 28k 9,9 S2 22k 2k 24k 9,9 S3 17k 135k 215k 9,9 S4 12k 8k 17k

24 Enjeux et pistes de mesures : lancement du plan PV en France pour l'installation d'usines de production "couches minces" Enjeux Pistes de mesures Faire du développement de la filière une priorité d'action visible du gouvernement Concentrer les efforts sur les technologies où la France peut développer un avantage compétitif Favoriser l'implantation de sites de production de capteurs solaires en France Dynamiser les marchés les plus propices à générer des investissements industriels Lancer un plan solaire de grande envergure Communication nationale sur les enjeux du développement de la filière et les ambitions de la France Mettre en place un référent national et des référents régionaux pour piloter et faciliter le déploiement du plan solaire Coordination des politiques de recherche, d'innovation et de formation Coordination du déploiement industriel de la filière et liaison avec les DRIRE Développer la recherche sur les technologies d'avenir à fort potentiel économique (couches minces, intégration aux matériaux de construction) Identification des technologies d'avenir sur lesquelles la France pourrait avoir un avantage compétitif Soutien de la recherche publique (CNRS, CEA) et privée (entreprises, pôles de compétitivité) sur ces technologies Financement de démonstrateurs équipés des nouvelles technologies (bâtiments publics) Redéployer les subventions accordées aux technologies déjà matures et à potentiel économique plus faible (couches épaisses, capteurs installés sur des bâtiments résidentiels) Priorité aux surfaces importantes pour l'installation de capteurs sur bâtiments (e.g. sites commerciaux) et mise en place d'un tarif de rachat spécifique Limitation de la puissance annuelle de nouveaux capteurs éligibles à la prime d'intégration au bâtiment résidentiel Aider les entreprises à implanter des sites de production de capteurs solaires en France Soutien aux investissements Mise à disposition du terrain Exonération de taxes locales Simplifier les procédures d'implantation de sites de fabrication en France Présélection de sites Accélération des procédures administratives Mise en place d'un référent pour faciliter les procédures d'implantation Créer des conditions favorables pour l'implantation de parcs solaires en France Subventionnement régionaux Présélection des sites Anticipation de points bloquants Lancer une campagne de communication auprès des maires et préfets pour favoriser le développement de projets locaux Communication sur les impacts économiques positifs et le potentiel de création d'emplois Favoriser la structuration de la filière des installateurs pour diminuer les coûts d'installation Renforcement de la formation des installateurs 16

25 Filière Solaire Photovoltaïque Description de la filière Rupture attendues Evolution du marché et opportunités pour la France Compléments : benchmarks de politiques publiques 17

26 Backup Plusieurs pays ont mis en place des dispositifs de soutien au développement du photovoltaïque Pays Marché Politiques Allemagne Japon Etats-Unis Espagne Capacité totale MW MW 75 MW 655 MW Capacités installées en 27 / 28 Production MW / 135 MW 287 MW / 3 MW MW / 49 MW 512 MW / 25 MW Si :8 16 t Cell :76-85MW Mod : 584 MW Cell : 92 MW Mod > 85MW Cell : 2 MW Cell : 145MW Mod : 195 MW Emplois en ? Tarifs de rachats /kwh fixe 2 ans Prix de vente élec. aux particuliers.2 /kwh Californie :.28 kwh /kwh 3 fixe 25 ans Plafonds MW 3 Autres Tarif fonction de la taille et type de système bonus pour petites capacités pas pour BIPV 1 Tarif dégressif de 5% /an 2 Rachat uniquement du surplus d'électricité Programme pour développer industrie PV Subventions terminées en 26 Fédéral : Crédit d'impôts, prêts et subventions de la R&D Etats : Californie (programme 1M toits) Objectifs atteints (4 MW fin 21) Décret en cours Italie Chine Australie Corée du Sud France 1 MW 1 MW 5 MW / 5MW 2 MW / 9 MW? Si : 1 13 t Ingot : 21 4 t Panel : 1 88 MW Cell : 36 MW 82 MW 12 MW 1 7? Mod : 9 MW 78 MW 36 MW 43 MW / 5 MW 12 MW / 4 MW Cell : 25 MW Mod : 53 MW? /kWh fixe 2 ans BIPV 1 + zones désertiques uniquement dans certains états 2 à 3 fois le prix de l'électricité /kwh fixes 15 ans /kwh contrat de 2 ans lié à l'inflation 1 2 MW 1. Building Integrated Photovoltaic % pour les centrales terrestres ; le taux de dégression augmente à partir de 28 : 8% pour des installations < 1MWp et 1% pour les autres en 29 ET 21 puis 9% en 211 ; ce taux est également modulé par la taille de l'installation 3. Propositions pour le nouveau décret en cours de validation Sources : Baromètre Photovoltaïque Avril 28 du Journal des énergies renouvelables, EPIA, German Solar Industry Association (BSW-Solar), IEA Photovoltaics Power Systems Programme, PV News July 27, "The global PV market: fasten your seatbelts" Solarplaza MW - Tarif dégressif de 2%/an à partir de 29 Subventions pour l'installation de PV Subventions pour particuliers : ~4 6 Programme 1 toits depuis 24 : subventions de l'installation à 6% pour les particuliers Tarif favorisant les BIPV Crédit d'impôt de 5% pour les particuliers 18

27 Les stratégies et les objectifs diffèrent selon les pays Politiques publiques en phase d'émergence Allemagne Leviers de demande trop en amont? Une politique de demande très structurée Un coût très élevé pour l'etat : 8 Md depuis 1999 et déjà >25 Md d'engagements futurs Mais des champions nationaux et un pari peut être gagnant sur l'avenir? PV Si-c (couches "épaisses") PV CdTe, CIGS, Si-a (couches "minces") US Leviers d'offre (poussée par le Venture Capital) Faible politique de demande Politique d'offre focalisée sur les technologies compétitives à long terme Politiques publiques en phase de croissance Espagne Chine Leviers de demande (copie Allemagne 5 ans après) Un développement mal maitrisé: l'objectif de capacités installées en 21 a été atteint dès août 27 Pas encore de champions nationaux mais des usines Leviers d'industrialisation Pour son propre mix énergétique, la Chine ne mise pas sur le PV La Chine souhaite profiter du développement du marché mondial du PV en prenant des positions fortes sur l'ensemble de la filière 19

28 Des stratégies différentes entre les pays: cas de l'allemagne Politique de demande mise en place en 1999 La politique Allemande Une politique de demande très structurée Très en amont du développement de la technologie, pérenne et volontariste Des impacts significatifs Sur les trois dimensions : emploi, compétitivité et environnement Un coût qui reste très élevé : 8 Md depuis 1999 et déjà >25 Md d'engagements futurs Balance commerciale globalement déficitaire à ce jour Le solaire : un pari pour l'avenir? Perspective de parité réseau à court/moyen terme Ressource au potentiel quasi illimité et permettant de favoriser l'indépendance énergétique Une politique qui peut permettre à l'allemagne de devenir leader à l'avenir Capacités de production en augmentation et développement de nouvelles technologies (3G) Un coût potentiellement très élevé pour une politique de demande sur une technologie émergente dans un secteur mondialisé et de haute technologie Les enseignements pour la France D'autres politiques de compétitivité possibles Stimulation de la demande très ciblée sur des niches où la France bénéficie d'une position favorable Stimulation de la demande très en amont du processus d'innovation au niveau des start-up et des PME de hautes technologies Stimulation de l'offre par des appels d'offre de projets pilotes ou par des contraintes réglementaires Le solaire : une place à prendre pour la France? 11

29 Détail de la loi EEG Fonctionnement pratique : un mécanisme financier indépendant de l'économie publique Offre / production Demande / consommation Gouvernement Établissement d'un cadre juridique pour la connexion au réseau et la distribution d'électricité Définition de tarifs (décroissants) pour toutes les sources d'énergie renouvelable (RE) PAS d'implication dans le flux financier Opérateur producteur d'énergie renouvelable (RE) Respect des normes techniques pour la connexion au réseau et l'exploitation (-> LG) Rapport de toutes les défaillances techniques et autres directement au LG Opérateur de la centrale électrique RE Consommateur Paiement de la facture d'électricité (y compris les frais supplémentaires pour les tarifs d'achat) Disposition d'électricité renouvelable et conventionnelle Opérateur réseau local (LG) Garantie de la connexion au réseau Rapport de la quantité de l'électricité RE estimée (prévision) au TM Rapport de la quantité d'électricité RE produite au TM Paiement du tarif d achat à la centrale électrique RE Distributeur Collecte de l'argent auprès du consommateur (sur base des prévisions du TM) et transfert au TM Organisation de la facturation pour le consommateur Distribution de l'électricité RE Opérateur de transmission du réseau (TM) Calcul du total estimé de la production d'électricité RE sur base des prévisions du LG Calcul du total de l'électricité RE produite sur base des informations du LG Calcul des tarifs d'achat totaux nécessaires sur base de la production d'électricité RE Répartition des coûts supplémentaires par kwh pour le distributeur Collecte de l'argent auprès des distributeurs Distribution de l'argent Flux financier 111

30 Une politique très ambitieuse en faveur du solaire photovoltaïque (PV) en Allemagne depuis 1999 Dates Mesures Coûts Très tôt Roofs Solar Power Program ( ) 1 Prêts bonifiés (% puis ~1.9% 2 ) et plafonnés à 5 k 3 à partir de 2 Prêts réalisés par la KfW (Banque des PME 4 ) Durée maximale de 1 ans, sans remboursement pdt les premières 2 années Subventions pour la construction d'installations en 1999 uniquement Md 6 Engagement long terme 2-24 EEG 2 ("Energy Source Act") (2-24) Obligation de l'achat de l'ensemble de l'électricité solaire produite ~.6 Md 1 Prix de rachat de l'électricité fixes et garantis sur 2 ans : ~.5 /kwh 7 Très fort 24- EEG 2 ("Energy Source Act") Amendement depuis 24 Augmentation des tarifs de rachat (compensation de l'arrêt du 1 roofs program) et suppression de la limite d'éligibilité à 1kWp Tarifs différenciés en fonction de la taille et type de système Financement du solaire par les consommateurs : prélèvement inclus à la facture régulière des distributeurs (indépendant de l'économie publique) 8 Objectifs de 12.5% d'énergie renouvelable dans la production d'électricité en 21 et 2% en : ~5.7 Md 1 (~2.2 Md en 28 1 ) Total Md 1. Déploiement à plus grande échelle de "1 Roofs Program" (1989 à 1994) : ~6MWp installés % à partir de 2 3. Montant maximal du prêt : 6 9 /kwp pour les premiers 5 kwp et 3 45 /kwp pour les kwp au dessus de 5kWh, plafonné à 5 k 4. Crédits classiques et instruments de financement innovants pour PME et créateurs d entreprises 5. Financement de 12.5% de l'investissement se traduisant par le paiement de la dernière échéance annuelle 6. Bilan du programme réalisé par KfW en PV:.51 /kwh jusqu'en 22, puis -5% par an 8.En 26, le PV représentait.24 cts /kwh en plus soit une augmentation du prix de vente final de 1.2% 9. L'objectif de 12.5% a été atteint en 27 avec 14.2% d'électricité renouvelable dans la production totale 1. Données 28 du Bundesverband der Energie- und Wasser Wirtchaft Sources : The effects of the German Renewable energy sources act (EEG) on market, technical and industrial development (Gerhard Stryi-Hipp), "Development of Renewable Energies in Germany in 27" Bundesministerium for Umwelt, "Solar Generation", publications de l'epia (Sep 27), German Solar Industry Association (BSW-Solar), analyses BCG 112

31 Les impacts pour l'allemagne (1/4) La construction d'une filière de production compétitive stimulée par la demande intérieure Nouvelles capacités PV installées annuellement dans le monde Production mondiale annuelle de cellules PV MW MW Allemagne Allemagne 77 MW Japon US 1. Japon 585 US Reste MW du monde 16 MW E E Chine Reste du monde Part de l'allemagne dans le total 24% 3% 2% 25% 51% 55% 51% 48% Sources : Renewable Energy World, Bundesverband Solarwirtschaft, analyses BCG, PV News July 27 Part de l'allemagne dans le total 6% 8% 1% 13% 16% 17% 19% 19% 113

32 Les impacts pour l'allemagne (2/4) Emergence de champions nationaux à toutes les étapes de la filière PV Upstream Midstream Downstream Spécialistes en matériel Principale activité autour du solaire PV (fabrication) Installeurs Acteurs intégrés # d'entreprises Polysilicon Hemlock (DC) Wacker MEMC Tokuyama JV with Endesa JV Degussa 6 Lingot / plaquette JV with SCHOTT 6 Cellules Renew Energy Corporation (REC) Mitsubishi Evergreen Motech Q-Cells Isofoton Sanyo SunTech Modules 3 Conergy 5 Shell Solar 3 BP Solar Kyocera Sharp 2 SolarWorld Distribution Autres Installation composants 1 Carmanah Phönix Solar SAG Solarstrom Siemens 7 (+ ~ 5) ~ 1 2 ~ 4 5 > 4 > Y compris les inverseurs, cablage, batteries, etc 2. Sharp a annoncé son entrée dans la production de silicium en Shell Solar a vendu son unité de production de module a base de silicium en 26 à SolarWorld et de concentre sur le développement et la production de films minces 4. SolarWorld et Degussa agreed on Joint Venture on silicon production in Conergy is establishing an integrated 25 MWp production facility for wafer, cells and modules first modules in See profiles Note: Arrows indicates recent or upcoming movements on the value chain Sources : Société Générale (27), Prometheus Institute (26), Photon (27/4), Deutsche Bank (26), PHOTON Consulting (27), UBS (27), Companies, analyses BCG Service client 114

33 Les impacts pour l'allemagne (3/4) Une croissance des ventes et des emplois de la filière PV autour de 3% par an depuis 24 33% d'augmentation annuelle moyenne des ventes de la filière PV de 24 à 28 s'accompagnant d'une augmentation moyenne annuelle de 28% des emplois crées Chiffre d'affaires de la filière PV allemande (Md ) Grossistes - marché national 9 Grossistes - Exportations 6 Producteurs - Exportations Fournisseurs de composants - Exportations +33% # emplois dans la filière PV % Artisans (Installation) Grossistes Producteurs Fournisseurs de composants Part de chaque catégorie d'emplois +28% % Export 47% % % 7% 3% 14% 43% 7% 36% 14% E 28E E 28E Emergence de champions nationaux 1 dans toutes les étapes de la filière PV : silicium, plaquettes, cellules, modules, installation 1. En 27 : Wacker, n 2 dans la production de sili cium avec 16% de part de marché, Q-Cells, leader de la production de cellules PV avec 1% de part de marché, Conergy et Solar World présents dans la production de lingots, plaquettes, modules et dans l'installation, Phönix Solar et Siemens présents dans l'installation Sources : EuPD Research/Ifo 28 "Standortgutachten Photovoltaik in Deutschland", PV News mars et mai

34 Les impacts pour l'allemagne (4/4) Une politique publique couteuse Une balance commerciale déficitaire Un coût très élevé pour l'allemagne 1 1 MW installés en 27 en Allemagne 27 Silicium Lingot / Plaquette Cellules Modules Coût de la politique publique 28 : 2.2 Md : 8 Md Engagement futur à minima : 27 Md 2 Production allemande Export Import 8 16 t t M 528 MW MW 767 MW 183 MW M 584 MW MW Coût des émissions de CO 2 évitées En TWh d'électricité solaire produite Mt de CO 2 évitées 87 3,4 /an/t CO 2 évitée Balance commerciale -29 M Total : Md M Coût des emplois crées En 28 ~46 5 emplois dans la filière PV 47 k /an par emploi maintenu Note : Estimation des prix de ventes : 5-57 /kg de silicium, /W de plaquette, /W de cellules, /W de modules 1. La consommation de Silicium par W est de 9 grammes en Valeur actualisée avec un taux d'actualisation de 4,1% (taux actuariel moyen des bons du trésor à 5 ans sur janv-août 28) 3. Comparaison des émissions du PV (~g/kwh) par rapport à la moyenne du parc allemand (~59 g/kwh) 4. En prenant en compte les émissions directes et indirectes du solaire, on obtiendrait un coût de 15 /an/t CO 2 évitée en 28 vs la moyenne du parc allemand Sources : EuPD Research/Ifo 28 "Standortgutachten Photovoltaik in Deutschland", "Solar Generation", publications de l'epia (Sep 27), analyses BCG 116

35 Des stratégies différentes entre les pays: cas des Etats-Unis Marché du solaire poussé par le Venture Capital De 26 à mi-28, ~2.8Md$ d'investissements de VC dans le solaire aux US Financement de programmes de R&D et d'extensions de capacités de production Le VC dans le solaire aux US ~45% des investissements pour le PV de 3 ème génération ~35% pour le CIGS qui présente les meilleures perspectives de rendement 1 (critère clé pour l'optimisation des coûts d'installation) ~35% des investissements sur les technologies de concentration de l'énergie solaire (CPV, CSP) Potentiel de développement important en Californie (fort ensoleillement) A court terme, ces investissements vont permettre d'améliorer la compétitivité des technologies Amélioration des rendements Réduction des coûts de production des modules PV (courbe d'expérience) Les enseignements pour la France En France, le niveau d'ensoleillement pose question sur l'opportunité de développer des installations de concentration de l'énergie solaire Mais partenariats envisageables avec les pays d'afrique du Nord En revanche, l'amélioration de la compétitivité du PV de 3 ème génération permet d'envisager le développement de parcs solaires PV en France Les entreprises US ont déjà une forte avance technologique et des capacités de production importantes sur le PV de 3 ème génération (e.g. First Solar sur le CdTe; NanoSolar, Miasole sur le CIGS) Opportunité pour la France de considérer un partenariat avec l'un de ces acteurs pour l'installation de capacités de production d'équipements PV 3G en France 117

36 Le VC aux Etats-unis: domination de la 3G et des technologies de concentration du rayonnement (CSP, CPV) Répartition par technologie des fonds de VC investis dans le solaire au Etats-Unis de 26 à mi-28 CIGS 35% CSP 25% c-si 1% CPV 1% a-si 9% Nx matériaux 5% Silicium avancé 5% CdTe 1% Total 2.8Md$ Technologies PV de 3 ème génération Source: Interview d'experts Technologies de concentration du rayonnement solaire 118

37 Des stratégies différentes entre les pays: cas de la Chine Pas de marché intérieur; volonté d'export sur technologies matures Pour son propre mix énergétique, la Chine ne mise pas sur le photovoltaïque Objectif de 1.8GW installés en 22 (soit 1/3 de l'objectif du Grenelle pour la France) vs. 3GW dans l'éolien et 3GW dans l'hydraulique Le PV en Chine En revanche, la Chine souhaite profiter du développement du marché PV en Europe, aux US et au Japon en prenant des positions fortes sur l'ensemble de la filière Sur le marché du silicium, en très forte croissance, elle pourrait devenir le 4ème producteur mondial en 212 Sur le marché des cellules de 2ème génération, elle devrait rapidement devenir le leader mondial déjà #3 mondial en 27, quasiment au niveau de l'europe et du Japon Sur le marché des cellules de 3ème génération (couches minces), de nombreux acteurs chinois sont en train d'émerger sur la technologie silicium amorphe #4 mondial en 21 (prévision) Les enseignements pour la France Etant donnée l'agressivité des chinois sur la filière silicium, est-il opportun pour la France de tenter de se positionner? Pour les mêmes raisons, n'est-il pas déjà trop tard pour la France pour se positionner sur la production de cellules PV de 2 ème génération? Les acteurs "traditionnels" du PV (US, Japon, Allemagne) focalisent déjà leurs efforts sur la 3G Compte tenu de ces développements, seule une prise de position sur la 3 ème génération semble envisageable pour la France 119

38 Pour son propre mix énergétique, la Chine ne mise pas sur le photovoltaïque Puissance PV installée cumulée à fin 27 1 Perspectives du marché du PV en Chine Part de la puissance totale installée 2 Pays Capacité % du total Capacité % du total Allemagne Japon US Espagne Italy % 21% 9% 6% 1% Evolution des nouvelles capacités PV installées 3 Allemagne Espagne Italie Grèce France Portugal US Chine Japon Corée du Sud Inde Reste monde % 9% 5% 3% 4% 1% 21% 1% 6% 8% 6% 7% % 6% 6% 3% 5% 1% 24% 1% 7% 9% 7% 8% Chine France Puissance installée cumulée (kw) 1. Source: EPIA, Citigroup, Deutsche Bank 2. Puissance PV totale installée à fin 27: ~9GW souce: EPIA 3. Source: EPIA 1%.5% Position du gouvernement Chinois Objectifs modestes.3gw de capacité cumulée installée à fin 21 / 1.8GW à fin 22 vs. 3GW d'hydroélectricité et 3GW d'éolien en 22 Pas de programme d'incitations sur le solaire PV Program "having electricity to village" (22-23) non reconduit 12

39 La chine veut devenir un acteur important du Silicium... L'explosion de la demande devrait permettre l'entrée de nouveaux acteurs, notamment chinois Capacité de production (t) Canada Brésil Corée Russie Chine Japon 8 Europe 4 US Part de marché des acteurs traditionnels Part de marché des nouveaux entrants 1. PV News Mai 28 98% 9% 81% 67% 63% 61% 62% 2% 1% 19% 33% 37% 39% 38% 121

40 ... et le leader mondial de la production de cellules PV La Chine est en passe de devenir le premier producteur de cellules PV au monde et prévoit d'importantes augmentations de capacités de production en 28 Evolution de la production de cellules PV par pays 1 Evolution des capacités de production de cellules PV par pays 1 Part de marché 6% 4% Capacités de production (GW/an) % 13,3,3 1,5 (taux de croissance 27-28) Autres (8%) US (7%) 1,8 Taiwan (9%) Taille du marché (GW) Part du PV couches minces 2% % % 3% 5% 5% 5% 7% 1% Source: Deutsche Bank, PV News, GreenTech media, analyse BCG Europe Japon Chine Taiwan Autres US 8 4 8,3,2,9,9 2, 2,2 2,1 27 2,2 3,7 3,9 28 Japon (1%) Europe (65%) Chine (85%) 122

41 La Chine mise également sur la 3G avec le silicium amorphe La Chine veut devenir un acteur important de la production de cellules PV couches minces La Chine mise intégralement sur le silicium amorphe Evolution des capacités de production en PV couches minces par pays 1 Répartition des capacités de production de cellules PV couches minces en 21 par nationalité du fabricant et par technologie 1 MW/an 8 6 Autres (118%) Taiwan (295%) Chine (178%) Japon (83%) Part de la capacité de production 21 (%) 1 8 CIGS CdTe a-si 6 4 Europe (19%) 4 2 US (19%) 2 Capacités Chine vs. Total % 8% 12% 12% 1. Source: Citigroup (Taux de croissance annuel) US Europe Japon Chine Taiwan Autres 123