Flottant solaire sur les réservoirs

Un réservoir est une grande surface plate, ouverte et ensoleillée, généralement déjà reliée à des routes, à un réseau électrique et, dans le cas d’un barrage hydroélectrique, à une ligne électrique. Le photovoltaïque flottant (FPV) met des panneaux solaires ordinaires sur des flotteurs en plastique ancrés au fond ou aux rives. Elle est passée d’une poignée de projets pilotes à l’échelle du kilowatt entre 2007 et 2013 à des centrales de centaines de mégawatts.

Le résumé honnête: **le solaire flottant fonctionne, est commercial et ne coûte qu’un peu plus que le solaire sur terre; il gagne là où les terres sont rares ou précieuses et où un réservoir et une connexion au réseau existent déjà. Les avantages supplémentaires revendiqués, des panneaux plus froids et de l’eau économisée, sont réels mais moins importants et moins bien mesurés que ne le suggèrent les brochures, et les tempêtes et l’écologie sont les risques ouverts. **

Ce qu’il est

Une centrale solaire flottante se compose de quatre parties: les panneaux et les onduleurs (les mêmes que sur terre), Floats (généralement des pontons en polyéthylène haute densité qui maintiennent les panneaux à faible inclinaison), Passages piétonniers pour l’entretien, et amarrages: cordes, chaînes et ancres ou attaches de rivage qui maintiennent l’île en place lorsque le niveau de l’eau monte et descend et que le vent la pousse. Des câbles sont installés le long des flotteurs pour relier les flotteurs à un onduleur sur la rive ou sur une plateforme flottante.

La plupart des usines sont installées sur de l’eau artificielle : réservoirs hydroélectriques et d’eau potable, étangs d’irrigation, carrières et puits miniers inondés, lagunes d’eaux usées. Le solaire flottant en mer est une variante plus récente et beaucoup plus difficile. The World Bank’s market report counted more than 400,000 km² of man-made reservoirs worldwide.

Comment ça marche

Même panneaux, même lumière du soleil. Un panneau flottant produit de l’électricité exactement comme sur un toit ou un champ: la puissance est approximativement P = η × A × G, rendement fois surface fois lumière du soleil. Ce qui change, c’est l’environnement.

Refroidissement. Les panneaux perdent environ 0,4% de leur puissance pour chaque degré qu’ils réchauffent au-dessus de 25 °C (voir PV-thermal pour la physique). La température d’un panneau est déterminée par un équilibre : la lumière du soleil le chauffe et le vent et le rayonnement le refroidissent. Les ingénieurs l’écrivent comme T_module = T_air + G / U, où U est le coefficient de perte de chaleur en watts par mètre carré par kelvin. Au-dessus de l’eau, l’air est plus frais et plus humide, et dans les modèles ouverts, le dos du panneau voit la surface de l’eau. Des essais sur le terrain ont montré que les meilleures conceptions flottantes augmentaient U jusqu’à 22 W/m²K par rapport aux systèmes de référence, rendaient les panneaux plus froids de 3,2 °C aux Pays-Bas et de 14,5 °C (par rapport à un système de toit) à Singapour, et donnaient jusqu’à 3% et 6% d’énergie en plus par an (Dörenkämper et al., 2021). Les modèles où les flotteurs couvrent l’eau sous les panneaux gagnent beaucoup moins.

Évaporation. Les panneaux ombragent l’eau et ralentissent le vent au-dessus, de sorte que moins s’évapore. Sur les réservoirs chauds et secs, cela peut être aussi important que l’électricité : Jin et ses collègues estiment à 106 km³ par an les économies réalisées dans leur scénario de 30 %, modélisé plutôt que mesuré.

Puissance par hectare. Les panneaux flottants sont généralement installés à faible inclinaison et serrés les uns aux autres, de sorte qu’un hectare d’eau contient à peu près autant de capacité qu’un hectare de terre, soit environ 1 MW, et produit une énergie similaire. Cirata en Indonésie a une capacité de 192 MWc sur environ 200 hectares (Jakarta Post, 2023).

Hybride avec l’hydroélectricité. Sur un réservoir hydroélectrique, le solaire peut utiliser la même connexion au réseau et laisser le barrage retenir l’eau les jours ensoleillés pour la libérer la nuit : le réservoir devient une batterie pour la centrale solaire.

Les limites

Théorique. Le fait de flotter ne change pas la lumière du soleil : un panneau flottant produit, au mieux, quelques pour cent de plus que le même panneau sur terre. Le potentiel mondial est important, mais il est limité par la quantité de chaque réservoir qui peut être couverte sans lui nuire. L’étude de Jin et al. limite chaque réservoir à 30 % et 30 km².

Pratique.

• Vent, vagues et niveaux d’eau. Les amarrages doivent tenir une île de panneaux pendant les tempêtes et à travers des niveaux d’eau qui peuvent varier de dizaines de mètres. En avril 2024, une tempête avec des vents d’environ 50 km/h a gravement endommagé la centrale Indawadi de 88 MW récemment terminée, qui fait partie du parc solaire flottant Omkareshwar en Inde (Times of India, 2024).
• Coût. Les flotteurs, les ancres et les connexions de qualité marine coûtent plus cher que les cadres au sol; la prime de référence américaine est d’environ 25% (Ramasamy et Margolis, 2021).
• Entretien. Tout est accessible par bateau ou passerelle; les excréments d’oiseaux, les algues et le biofouling doivent être nettoyés; la sécurité électrique près de l’eau doit être prise en charge.
• Écologie. Le revêtement d’eau réduit le mélange de la lumière et du vent. Une revue systématique a révélé des effets possibles sur la température de l’eau, l’oxygène, les algues et les poissons; les intervenants ont estimé que la réduction de l’évaporation était la plus grande opportunité et que les changements dans la chimie de l’eau, y compris la désoxygénation, étaient la plus grande menace. Seuls 15 % des opérateurs interrogés avaient effectué un test de qualité de l’eau (Exley et al., 2021).
• Autres utilisateurs. Les services d’eau potable, les plaisanciers, les pêcheurs et les réserves naturelles ont tous leur mot à dire sur la surface.

Projets réels, mesurés

Projet	Ce qu’il est	Ce qui a été mesuré ou déclaré	Source
Des sites d’essai photovoltaïques flottants aux Pays-Bas et à Singapour	Plusieurs modèles flottants à côté des systèmes de référence terrestres et sur toit, avec capteurs de température et d’irradiance	Meilleurs systèmes flottants 3,2 °C (Pays-Bas) et 14,5 °C (Singapour) plus froids, pondérés par la lumière du soleil; coefficient de perte thermique jusqu’à 22 W/m²K supérieur; rendement jusqu’à 3% et 6% plus élevé	Dörenkämper et al., 2021
Réservoir de Tengeh, Singapour (2021)	60 MWc sur un réservoir d’eau potable géré par l’agence nationale de l’eau	Ouverte en juillet 2021, c’est l’une des plus grandes usines flottantes de son temps	Les Échos, 2021
Cirata, Java occidentale, Indonésie (2023)	192 MWp, about 340,000 panels, on a hydropower reservoir	Expected to supply about 50,000 households; reported cost about $100 million (expected output, not yet independently published)	Jakarta Post, 2023
Omkareshwar, Madhya Pradesh, Inde (2024)	Plusieurs centrales sur les eaux de retenue d’un barrage, dont 88 MW à Indawadi	Une tempête en avril 2024 a causé des “pertes majeures” aux panneaux une semaine après le début de l’exploitation de la centrale d’Indawadi	Les Échos, 2024
Marché mondial	D’environ 1,1 GW à la mi-2018 à environ 13 GW d’ici 2022, principalement en Asie	Estimations de l ’ industrie	Banque mondiale, 2018; Bloomberg, 2023

Comme le rapport de la Banque mondiale l’a dit, les avantages en termes de performance « doivent encore être confirmés par des installations plus grandes, dans plusieurs régions géographiques et au fil du temps ». Les grands exploitants publient rarement les rendements mesurés, la qualité de l’eau ou les dommages causés par les tempêtes, ce qui constitue la plus grande lacune dans les données probantes.

Ce que ça coûte

Option	Coût	Année et source
Photovoltaïque flottant, 10 MW, États-Unis	$1.29 per W installed against $1,03 sur terre; coût de l’électricité environ $0.057 per kWh against $0,047 sur terre (sans crédits d’impôt)	2021, NREL, Ramasamy et Margolis
Installation photovoltaïque flottante, générique de 50 MW	5,6 cents US par kWh contre 5,0 sur terre à un taux d’actualisation de 7 %; coût en capital $0.8 to $1,2 par W en 2018	2018, Banque mondiale, SERIS
Énergie solaire à l’échelle de la collectivité sur terre, États-Unis	$0.04 to $ 0,10 par kWh	Juin 2026, Lazard LCOE+ version 19
Benchmark: panneaux solaires sur un bâtiment	environ 0,19 $ par kWh, centrale	Découvrez notre Fan Wall model
Toits solaires commerciaux et communautaires, États-Unis	$0.09 to $ 0,20 par kWh	Juin 2026, Lazard

Ce que le tableau dit: le solaire flottant coûte environ 10 à 20% de plus par kWh que le solaire sur terre, et beaucoup moins que le solaire sur un toit typique. Lorsque le terrain est cher, protégé ou tout simplement pas disponible près du réseau, cette prime est faible. L’étude du NREL a révélé que les coûts étaient le plus sensibles au prix des flotteurs, aux charges de vent et de neige et à l’efficacité des modules.

Où il peut gagner, et où il ne peut pas

Il peut gagner:

• Pays et îles surpeuplés Les pays où les terres sont rares: Singapour, Japon, Corée du Sud, Pays-Bas, une grande partie de l’Asie du Sud et du Sud-Est.
• Les réservoirs hydroélectriques, où le raccordement au réseau existe et l’eau peut être retenue pendant que le soleil brille.
• Carrières inondées, puits d’exploitation minière et étangs industriels qui n’ont pas d’autre usage.
• Régions chaudes et sèches où la perte d’eau par évaporation est coûteuse et le gain de refroidissement est le plus important.
• Services d ’ eau qui peuvent alimenter leur propre pompage et traitement à partir de leurs propres réservoirs.

Il ne peut pas gagner:

• Où les terres sont bon marché et abondantes. Une ferme solaire sur terre sèche sera généralement moins chère et plus simple.
• Sur des lacs riches en faune ou utilisés pour les loisirs, à moins que les données écologiques ne montrent qu’une petite couverture est inoffensive.
• Dans l’eau exposée et orageuse Sans amarrages coûteux, et en mer sans un saut dans l’ingénierie.
• Comme une nouvelle source d’eau. Les économies par évaporation sont réelles mais modélisées; elles aident, mais ne créent pas un nouveau fleuve.

Ce qui est prouvé, plausible et spéculatif

Prouvé: que des centrales flottantes de centaines de mégawatts peuvent être construites et exploitées; qu’elles coûtent modestement plus cher que l’énergie solaire sur terre; que le refroidissement par eau ajoute quelques pour cent au rendement dans les conceptions ouvertes; que les tempêtes peuvent endommager les centrales mal amarrées.

Plausible: que le recouvrement d’une part modérée des réservoirs peut réduire considérablement l’évaporation, comme modélisé; que l’exploitation combinée de l’énergie solaire et hydroélectrique ajoute de la valeur en utilisant le réservoir comme stockage; que l’ombrage peut réduire les proliférations d’algues nuisibles dans certains réservoirs.

Spéculatif: que le potentiel mondial en milliers de térawatt-heures est pratique une fois l’écologie, l’utilisation de l’eau et les réseaux comptabilisés; le comportement à long terme (25 ans) des flotteurs et des amarrages dans la lumière du soleil et l’eau; que l’énergie solaire flottante en haute mer peut être rendue abordable.

Questions de recherche ouvertes

• Que fait une couverture de 10, 30 ou 50% sur l’oxygène, la stratification thermique, les algues et les poissons dans différents types de lacs, mesurés au fil des ans?
• Combien d’évaporation est économisée dans la pratique, mesurée avec des bilans hydriques plutôt que des modèles ?
• Combien de temps les flotteurs durent-ils sous la lumière ultraviolette et rejettent-ils des microplastiques ou des produits chimiques dans l’eau potable?
• Quels modèles d’amarrage survivent aux tempêtes extrêmes et aux grandes fluctuations du niveau de l’eau à un coût raisonnable?
• Comment exploiter au mieux l’énergie solaire et hydroélectrique ensemble pour que les deux gagnent plus?

Ce dont un prototype fonctionnel aurait besoin

Pour une nouvelle idée de flottaison (un meilleur flotteur, un mouillage, une méthode de refroidissement ou une conception écologique), un modèle fonctionnel est un petit tableau sur l’eau réelle, mesuré à côté d’une référence terrestre.

Phase	Travail	Ce qu’il prouve	Coût brut	Temps
0. Étude de conception	Charges du vent, des vagues et du niveau de l’eau, conception de flotteur et d’amarrage, modèle thermique simple	Le design survit aux tempêtes du site sur papier	$10k to $30k	2 à 3 mois
1. Radeau d ’ essai	5 à 20 kW sur un étang ou un réservoir à côté d’un réseau terrestre identique, températures des modules, puissance, données sur le vent et l’eau, une année	Gain de rendement mesuré, températures, usure précoce	$40k to $120k	12 mois
2. Écologie et durabilité	Échantillonnage de la qualité de l’eau sous et à l’écart du radeau, vieillissement des flotteurs et charges d’amarrage pendant une saison de tempête	Effets environnementaux et survie	$50k to $150k	1 à 2 ans (recouvrement)
3. Installation pilote	0,5 à 2 MW avec propriétaire du réservoir, permis, raccordement au réseau	Un design bancable	Dépend de la taille	1 à 2 ans

Les phases 0 à 2 coûtent environ $100,000 to $300,000. Ce sont nos estimations, pas des devis.

De qui nous avons besoin

• Architecte naval ou ingénieur offshore pour flotteurs, amarrages et charges de tempête.
• Ingénieur système PV Pour la conception électrique et la sécurité près de l’eau.
• Limnologue (écologiste d’eau douce) pour concevoir la surveillance de la qualité de l’eau et de la faune.
• Hydrologiste pour mesurer l’évaporation et le bilan hydrique.
• Propriétaire du réservoir ou service d’eau désireux d’accueillir un radeau d’essai.
• Spécialiste des polymères pour tester le vieillissement et la lixiviation des flottants.

Vous avez une meilleure idée ?

Peut-être avez-vous un flotteur moins cher, une amarre plus intelligente, une conception qui refroidit mieux les panneaux ou qui protège la vie d’un lac. Certains membres de la Fondation Local Solar System peuvent avoir des contacts qui pourraient entendre un pitch pour une idée énergétique forte. Pour être présentée, une idée a besoin d’un modèle fonctionnel et réel qui produit réellement de la puissance, mesurée sur un instrument, pas revendiquée. Les idées papier sont les bienvenues aussi : si la physique et les chiffres sont solides, nous pouvons les publier ici sur le site. Il est très difficile de lever des capitaux sans un modèle fonctionnel, et nous ne pouvons pas promettre de financement, de rendements ou d’introductions.

Pour le solaire flottant, la mesure la moins chère qui compte comme modèle de travail est un petit radeau de panneaux sur un étang à côté d’un ensemble identique sur terre, tous deux mesurés, avec des températures de module enregistrées au cours d’au moins un été. Cela montre si le gain de refroidissement est réel pour votre conception. Envoyez-la via le formulaire de contribution, et comparez-la avec d’autres idées sur le radar d’idées. Pages connexes: l’agrovoltaïque partage les terres agricoles au lieu de l’eau, et les petites centrales hydroélectriques en tuyau utilisent l’énergie de l’eau qui coule déjà.

Sources

1. Jin, Y., Hu, S., Ziegler, A.D. et al. (2023). Production d’énergie et économies d’eau grâce aux panneaux solaires photovoltaïques flottants sur les réservoirs mondiaux. Nature Sustainability 6, 865-874.
2. Dörenkämper, M., Wahed, A., Kumar, A. et al. (2021). L’effet de refroidissement du PV flottant dans deux zones climatiques différentes: une comparaison des données d’essai sur le terrain aux Pays-Bas et à Singapour. Solar Energy 214, 239-247.
3. Ramasamy, V. et Margolis, R. (2021). Floating photovoltaic system cost benchmark: Q1 2021 installations on artificial water bodies. NREL/TP-7A40-80695.
4. Groupe de la Banque mondiale, ESMAP et SERIS (2018). Où le soleil rencontre l’eau: rapport sur le marché du solaire flottant, résumé.
5. Exley, G., Hernandez, R.R., Page, T. et al. (2021). Évaluation scientifique et évaluation des parties prenantes fondée sur des données probantes : réponse de l’écosystème aux installations solaires photovoltaïques flottantes et implications pour la durabilité. Revue des énergies renouvelables et durables 152, 111639.
6. Ember (2025). Global Electricity Review 2025: low-carbon sources 40.9% (12,609 TWh) of world electricity in 2024, implying a total of about 30,800 TWh.
7. Chong, C. (2021). La première ferme solaire flottante à grande échelle de Singapour ouvre au réservoir Tengeh. The Straits Times, 14 juillet 2021.
8. AFP (2023). Jokowi inaugure la plus grande ferme solaire flottante d’Asie du Sud-Est. The Jakarta Post, 9 November 2023.
9. Times of India (2024). Une tempête endommage la plus grande centrale solaire flottante du monde au Madhya Pradesh, le 12 avril 2024.
10. Bloomberg (2023). Des panneaux solaires flottants transforment d’anciens sites industriels en mines d’or d’énergie verte, 3 août 2023.
11. Lazard (juin 2026). Coût d’énergie nivelé+, version 19.
12. Local Solar System Fondation (2026). Le Fan Wall: modèle ouvert, référence solaire sur toit.