Si les prix du matériel photovoltaïque ont fortement baissé, les coûts annexes demeurent perfectibles

Jessika Trancik is a Professor at the Institute for Data, Systems, and Society at the Massachusetts Institute of Technology

Une nouvelle étude du MIT révèle que les processus de déploiement des systèmes photovoltaïques ont été lents à s’améliorer au fil du temps, mais qu’ils doivent être pris en compte pour réduire les coûts de l’énergie propre à l’avenir. La compétitivité future des installations passent en effet par une maîtrise des coûts accessoires. Les sources de profits sont à creuser sur ce poste de dépenses, le matériel ayant déjà fait sa part. 
Les coûts d’installation d’un système photovoltaïque peuvent être classés en coûts matériels et en coûts accessoires. Les coûts « durs » comprennent les coûts des onduleurs, des commutateurs, des racks de support, du câblage et des batteries/systèmes de stockage d’énergie, ainsi que du terrain. Les coûts « accessoires » comprennent les coûts associés à la planification, aux autorisations administratives, aux raccordements, à l’acquisition de clients, à l’assurance et à la main-d’œuvre pour l’installation et l’interconnexion. Ces coûts varient considérablement selon les régions, les technologies et les segments de marché, et sont fortement affectés par les conditions locales et l’environnement réglementaire. En termes de segments de marché, les systèmes solaires résidentiels ont des coûts accessoires plus élevés que les grandes installations commerciales. Les coûts sont encore plus élevés pour les installations complexes telles que les systèmes photovoltaïques flottants. Dans le même temps, les coûts accessoires pour les systèmes à l’échelle des services publics sont bien inférieurs en raison des économies d’échelle.
Les coûts accessoires dominent de plus en plus les coûts totaux
Une nouvelle analyse des chercheurs du MIT révèle ainsi que les coûts accessoires, à savoir les processus de conception et de déploiement d’un système d’énergie solaire, ont beaucoup moins contribué à la baisse du coût total des installations solaires qu’estimé précédemment. Pour continuer à réduire les coûts de l’énergie solaire et d’autres technologies d’énergie propre, les scientifiques et les ingénieurs devront probablement se concentrer, au moins en partie, sur l’amélioration des fonctionnalités technologiques qui ne sont pas basées sur le matériel, selon les chercheurs du MIT. Ils décrivent cette découverte et les mécanismes qui la sous-tendent dans Nature Energy.
Alors que le coût d’installation d’un système d’énergie solaire a chuté de plus de 90% depuis 1980, cette nouvelle analyse montre que les caractéristiques des coûts accessoires qui entrent dans le déploiement une centrale solaire, n’ont contribué qu’à hauteur de 10 à 15 % à la baisse des coûts totaux. Les améliorations apportées aux fonctionnalités matérielles se sont taillé la part du lion. Mais comme les coûts accessoires dominent de plus en plus les coûts totaux d’installation de systèmes d’énergie solaire, cette tendance menace de ralentir les futures économies de coûts et d’entraver la transition mondiale vers une énergie propre, déclare l’auteur principal de l’étude, Jessika Trancik, professeur à l’Institute for Data du MIT, Systèmes et société (IDSS).
Remédier à ces inefficacités, est essentiel pour soutenir la transition vers une énergie propre
L’équipe a créé un modèle quantitatif pour analyser l’évolution des coûts des systèmes d’énergie solaire, qui capture les contributions des caractéristiques de la technologie matérielle et des caractéristiques des coûts accessoires.
Le cadre montre que les coûts accessoires ne se sont pas beaucoup améliorés au fil du temps et que leurs fonctionnalités ont encore moins contribué à la baisse globale des coûts que prévu.
Leurs conclusions indiquent que pour inverser cette tendance et accélérer la baisse des coûts, les ingénieurs pourraient commencer par rendre les systèmes d’énergie solaire moins dépendants de la sphère accessoire, ou ils pourraient s’attaquer directement au problème en améliorant les processus de déploiement inefficaces. « Comprendre vraiment où se situent les efficacités et les inefficacités, et comment remédier à ces inefficacités, est essentiel pour soutenir la transition vers une énergie propre. Nous investissons énormément de fonds publics dans ce domaine, et l’approche accessoire sera absolument essentielle pour que ces fonds comptent », déclare Jessica Trancik. « Cependant », ajoute-t-elle, « nous n’avons pas pensé à la conception de technologies logicielles aussi systématiquement que nous l’avons fait pour le matériel. Cela doit changer.
La dure vérité sur les coûts indirects
Les chercheurs ont observé que les soi-disant « coûts indirects » de la construction d’une centrale solaire – les coûts de conception et d’installation de la centrale – représentent une part beaucoup plus importante des coûts totaux. En fait, la part des coûts accessoires varie généralement entre 35 et 64 %.
« Nous voulions examiner de plus près d’où venaient ces coûts accessoires et pourquoi ils ne diminuaient pas au fil du temps aussi rapidement que les coûts matériels », explique Jessica Trancik. Dans le passé, les scientifiques ont modélisé l’évolution des coûts de l’énergie solaire en divisant les coûts totaux en composants additifs (composants matériels et composants non matériels), puis en suivant l’évolution de ces composants au fil du temps. “Mais si vous voulez vraiment comprendre d’où viennent ces taux de changement, vous devez aller plus loin pour examiner les fonctionnalités technologiques. Ensuite, les choses se sont réparties différemment », poursuit Jessica Trancik.
Par exemple, leur cadre saisirait dans quelle mesure la baisse des coûts d’installation du système – un coût accessoire – est due aux pratiques normalisées des installateurs certifiés. Il saisirait également comment ce même coût accessoire est affecté par l’efficacité accrue du module photovoltaïque, une caractéristique de la technologie matérielle. Avec cette approche, les chercheurs ont constaté que les améliorations du matériel avaient le plus grand impact sur la réduction des coûts accessoires dans les systèmes d’énergie solaire. 
Par exemple, l’efficacité des modules photovoltaïques a doublé entre 1980 et 2017, réduisant les coûts globaux du système de 17 %. Mais environ 40 % de cette baisse globale pourrait être attribuée aux réductions des coûts accessoires liés à l’amélioration de l’efficacité des modules. Le cadre montre que, alors que les caractéristiques de la technologie matérielle ont tendance à améliorer de nombreuses composantes de coût, les caractéristiques de l’écosystème accessoire n’en affectent que quelques-unes.
« Vous pouvez voir cette différence structurelle avant même de collecter des données sur l’évolution des technologies au fil du temps. C’est pourquoi la cartographie du réseau de dépendances des coûts d’une technologie est une première étape utile pour identifier les leviers de changement, pour le solaire photovoltaïque et pour d’autres technologies également », note l’experte.
Les Allemands efficaces dans la maîtrise des coûts accessoires
Les chercheurs ont utilisé leur modèle pour étudier plusieurs pays, car les coûts accessoires peuvent varier considérablement dans le monde. Par exemple, les coûts annexes de l’énergie solaire en Allemagne sont environ 50 % inférieurs à ceux des États-Unis. Le fait que les améliorations de la technologie matérielle soient souvent partagées à l’échelle mondiale a entraîné une baisse spectaculaire des coûts au cours des dernières décennies sur tous les sites, a montré l’analyse. Les innovations technologiques douces ne sont généralement pas partagées au-delà des frontières. De plus, l’équipe a constaté que les pays avec de meilleures performances en matière de coûts accessoires il y a 20 ans ont encore de meilleures performances aujourd’hui, tandis que ceux avec de moins bonnes performances n’ont pas vu beaucoup d’amélioration.
Cette différence d’un pays à l’autre pourrait être due à la réglementation et aux processus d’autorisation, à des facteurs culturels ou à la dynamique du marché, telle que la manière dont les entreprises interagissent entre elles, explique Jessica Trancik. « Mais toutes les variables des protocoles accessoires ne sont pas celles que vous voudriez modifier dans le sens d’une réduction des coûts, comme des salaires plus bas. Il y a donc d’autres considérations, au-delà de la simple réduction du coût de la technologie, auxquelles nous devons penser lors de l’interprétation de ces résultats », dit-elle.
Des flux de travail plus efficaces pour l’installation du système ou des plates-formes d’autorisation automatisées
Leur analyse indique deux stratégies pour réduire les coûts accessoires. D’une part, les scientifiques pourraient se concentrer sur le développement d’améliorations matérielles qui rendent les coûts accessoires plus dépendants des variables de la technologie matérielle et moins des variables des activités accessoires, par exemple en créant un équipement plus simple et plus standardisé qui pourrait réduire le temps d’installation sur site.
Ou les chercheurs pourraient cibler directement les fonctionnalités de la part accessoire sans changer de matériel, peut-être en créant des flux de travail plus efficaces pour l’installation du système ou des plates-formes d’autorisation automatisées. « En pratique, les ingénieurs poursuivront souvent les deux approches, mais séparer les deux dans un modèle formel facilite le ciblage des efforts d’innovation en tirant parti des relations spécifiques entre les caractéristiques technologiques et les coûts », ajoute l’experte. « Souvent, lorsque nous pensons au traitement de l’information, nous laissons de côté des processus qui se déroulent encore de manière très rudimentaire à travers des personnes qui communiquent entre elles. Mais il est tout aussi important d’y penser en tant que technologie que de concevoir des logiciels sophistiqués », conclut Jessica Trancik.
En France, la loi d’accélération des EnR est censée établir de nouveaux protocoles pour simplifier et fluidifier justement les activités accessoires et ainsi en optimiser les coûts. Aux dires de nombreux développeurs, elle ne semble pas encore vraiment la panacée…