Vous souhaitez comprendre ce qu’est l’énergie solaire ?

Avoir des chiffres clés précis sur le Solaire en France et dans le monde ?

Alors vous allez apprécier ce guide !

Après sa lecture, vous saurez :

  • Comment fonctionnent l’énergie solaire photovoltaïque et thermique ;
  • Les chiffres du Solaire (potentiel solaire, puissance raccordée, électricité produite…) ;
  • Quelles sont les prochaines innovations des fabricants ;
  • Et bien plus !

C’est parti ! 

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Sommaire :

Cliquez sur un élément ci-dessous pour consulter directement ce qui vous intéresse :

CHAPITRE 1 :

Qu’est-ce que l’énergie solaire ?

Une Définition Simple de l’Énergie Solaire


L’énergie solaire est l’énergie transmise par le Soleil sous forme de lumière et de chaleur.

Elle permet de chauffer de l’eau (grâce à des panneaux thermiques) ou un logement (avec de grandes baies vitrées sur le pan sud de son logement par exemple) et de produire de l’électricité (grâce à des panneaux photovoltaïques).

Mais ce n’est pas tout !

En effet, le Soleil intervient indirectement dans la production d’une grande partie des énergies sur Terre :

  • L’énergie hydraulique utilise le mouvement de l’eau (chutes ou cours d’eau, courants marins…) qui dépend du cycle du Soleil ;
  • L’énergie éolienne utilise (entre autre) les différences de pression dans l’atmosphère, elles-mêmes influencées par le Soleil ;
  • Les combustibles utilisés par les énergies fossiles (le charbon que l’on brûle dans les centrales thermiques par exemple) proviennent de matières organiques créées par photosynthèse ;
  • Etc.

Dans ce guide, nous allons nous intéresser plus précisément à l’énergie solaire photovoltaïque (qui produit de l’électricité) et à l’énergie solaire thermique (qui produit de la chaleur).

Quand a-t-on Découvert l’Énergie Solaire ?


Saviez-vous que l’énergie solaire est utilisée dès l’Antiquité ?

En effet, à cette époque les Grecs allument la flamme olympique grâce à un ingénieux système de miroirs qui concentre les rayons du Soleil vers la mèche.

Cela dit, ce n’est qu’à partir du XIXe siècle que se développent à grande échelle l’énergie photovoltaïque et l’énergie thermique.

Edmond Becquerel, à l'origine de la découverte de l'effet photovoltaïque

En 1839, le physicien français Edmond Becquerel fait ainsi une découverte scientifique majeure : l’effet photovoltaïque.

De quoi s’agit-il ?

Pour faire simple, il se produit lorsque les photons qui constituent la lumière du Soleil passent dans un matériau semi-conducteur. En réaction, ce dernier génère une tension électrique.

C’est tout simplement sur ce principe que fonctionnent les panneaux photovoltaïques.

Le développement de l’énergie thermique commence véritablement 40 ans plus tard, grâce à l’ingénieur français Augustin Mouchot et à son invention : l’ancêtre du chauffe-eau solaire.

premier chauffe eau solaire Augustin Mouchot

Mise au Point des Premiers Panneaux Solaires 


Dans les années 1950, l’industrie spatiale s’intéresse de près à l’énergie photovoltaïque.

Plusieurs raisons à cela :

  • Un panneau solaire est bien plus pratique à emporter dans l’Espace qu’une cuve de pétrole pour alimenter en énergie les équipements spatiaux ;
  • Et le rayonnement solaire est deux fois plus intense dans l’Espace que sur Terre, ce qui promet donc un potentiel exceptionnel.

C’est dans ce contexte qu’est créé le premier panneau solaire photovoltaïque, avec en 1958 le lancement du premier satellite fonctionnant à l’énergie photovoltaïque.

Panneaux solaires utilisés par l'industrie spatiale américaine

Pendant une dizaine d’années, le photovoltaïque reste une technologie exclusivement développée en laboratoire par et pour l’industrie spatiale.

Les industriels s’intéressent enfin à l’énergie solaire à partir de 1971, suite au choc pétrolier : le prix du pétrole augmentant de façon considérable, il devient vital de trouver d’autres sources d’énergie meilleur marché.

Développement industriel de l’Énergie Solaire


C’est justement à cette époque que le Dr Elliot Berman met au point un procédé qui permet de concevoir une cellule solaire à faible coût. 

Le prix par watt passe ainsi de 100 $ à 20 $ seulement !

Plusieurs (r)évolutions plus tard (dans les années 80-90), il devient possible de produire des cellules solaires en quantité industrielle, et les panneaux thermiques et photovoltaïques deviennent disponibles dans le commerce.

Mais un événement (ou plutôt deux) va mettre un coup d’arrêt à ce développement fulgurant.

L’Énergie Solaire aujourd’hui


Hé oui : suite aux deux chocs pétroliers, le prix du pétrole baisse de nouveau.

Les énergies fossiles redeviennent abordables et le développement des énergies renouvelables est relégué au second plan.

De plus, l’énergie nucléaire s’impose de plus en plus en France comme la première source d’énergie.

Pollution des centrales nucléaires

Il faut dire qu’elle est alors considérée “peu chère” et “propre”.

Ce n’est finalement qu’à partir des années 2000 que l’on s’intéresse de nouveau à l’énergie solaire en France.

CHAPITRE 2 :

Fonctionnement de l’Énergie Solaire

L’Énergie Photovoltaïque pour Produire de l’Électricité


On parle d’énergie solaire photovoltaïque lorsque l’énergie électromagnétique du Soleil est convertie en électricité.

Alors, comment ça marche ?

Tout d’abord, on a besoin d’au moins un panneau solaire photovoltaïque, composé de cellules photovoltaïques.

quartz pur silice

Ces dernières sont fabriquées à partir d’un matériau semi-conducteur, en général du silicium cristallin.

Pour faire simple, c’est l’élément chimique le plus présent sur Terre après l’oxygène : on le trouve notamment en grande quantité dans le sable.

Une cellule photovoltaïque est donc composée de deux couches de silicium :

  • La couche supérieure contient des atomes de phosphore, qui comptent chacun un électron supplémentaire par rapport au silicium. Autrement dit, cette couche présente un surplus d’électron ;
  • La couche inférieure contient des atomes de bore, qui comptent chacun un électron en moins par rapport au silicium.

A cause de cette différence, les électrons en surplus dans la couche supérieure migrent vers les atomes de bore en déficit dans la couche inférieure.

Cette migration d’électrons produit de l’électricité, sous forme de courant continu.

Or vous le savez, nos appareils électroménagers consomment du courant alternatif.

C’est pour cela qu’on utilise un onduleur, dont le rôle est de transformer le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif :

schema fonctionnement panneau solaire photovoltaïque

Vous pouvez alors :

  • Utiliser cette électricité pour votre consommation personnelle. C’est ce qu’on appelle l’autoconsommation ;
  • Ou la vendre pour qu’elle soit injectée sur le réseau et consommée par d’autres. C’est ce qu’on appelle la vente totale.

L’Énergie Thermique pour produire de la chaleur


L’énergie solaire thermique consiste à transformer l’énergie solaire non pas en électricité, mais en chaleur.

On parle donc de panneaux solaires thermiques ou de chauffe-eau solaire.

Voyons de plus près comment fonctionne un chauffe eau solaire :

  • Les panneaux solaires captent la chaleur émise par les rayons du Soleil ;
  • Cette chaleur est transmise à un fluide caloporteur (qui transporte la chaleur) ;
  • Une fois chaud, le fluide caloporteur monte dans le cumulus pour chauffer l’eau froide qui s’y trouve ;
  • Au contact de l’eau froide, le fluide se refroidit puis retourne dans le panneau pour recommencer un nouveau cycle.
schéma fonctionnement chauffe eau solaire

Vous pouvez ensuite utiliser cette eau chaude de deux manières :

  • Soit pour votre eau chaude sanitaire (par exemple douche, vaisselle…) ;
  • Soit pour votre chauffage, si votre habitation est équipée de radiateurs à eau chaude ou d’un parquet chauffant. Cette seconde solution est plutôt rare, du fait de son prix particulièrement élevé.

Energie solaire unité


Dernier point théorique essentiel avant d’aller plus loin : quelles unités utilise-t-on lorsque l’on parle d’énergie solaire ?

① Wc et kWc : 

Pour mesurer la puissance maximale d’un panneau solaire, on utilise le watt-crête (Wc)

Elle permet d’exprimer la puissance délivrée par un panneau solaire photovoltaïque dans des conditions données d’ensoleillement, de température et de qualité de l’air (appelées conditions STC).

Généralement, on préfère utiliser le kilowatt-crête (kWc), 1 kWc étant égal à 1 000 Wc, ce qui permet de manipuler de plus petits nombres.

② kWh :

Pour exprimer la quantité d’électricité produite par des panneaux solaires, on utilise le Watt-heure (Wh) ou le kilowatt-heure.

Là aussi, 1 kWh = 1 000 Wh.

CHAPITRE 3 :

Énergie Solaire : les chiffres clés

Assez d’énergie pour répondre à tous nos besoins


Bien, maintenant que nous avons vu le fonctionnement de l’énergie solaire, parlons chiffres.

Pensez-vous qu’il soit possible de couvrir la totalité de la consommation électrique mondiale seulement grâce à l’énergie solaire ?

La réponse est un grand… OUI !

Chaque année, le Soleil nous transmet l’équivalent de plus de 8 000 fois la consommation énergétique mondiale annuelle.

Si vous aimez les nombres compliqués, cela représente environ  1 070 x 10^15 kWh.

Encore plus impressionnant, cette carte indique la surface théorique nécessaire pour répondre à l’ensemble de la demande d’électricité mondiale (carré de gauche), celle pour répondre à la demande d’électricité de l’Union européenne seulement (carré du centre) et enfin pour répondre à celle de l’Allemagne uniquement (carré de droite).

carte surface théorique nécessaire pour répondre à la demande d'électricité mondiale
Source : Nadine May, Technical University of Braunschweig

Le potentiel de l’énergie solaire est donc tout simplement gigantesque !

Mais il y a une chose à savoir : le rayonnement solaire n’est pas transmis uniformément à la Terre.

Par exemple, le sud de la France reçoit plus d’énergie solaire que le nord.

Pour comprendre précisément comment se répartit cette énergie sur la surface de la Terre, il est nécessaire de regarder une carte indiquant la quantité de rayonnement solaire reçu par an par m² :

carte rayonnement solaire dans le monde
Source : SolarGIS © 2014 GeoModel Solar

Alors, que peut-on en conclure ? Tout simplement que le rayonnement solaire est réparti de façon très inégale sur Terre.

Certaines zones comme le Chili, le Yémen ou encore la Namibie reçoivent plus de 2 500 kWh de rayonnement solaire par m² et par an, quand d’autres zones comme une grande partie de la Russie n’en reçoivent qu’environ 900 kWh.

Cette différence s’explique notamment par la forme ronde de la Terre :

  • Au niveau de l’Équateur, les rayons arrivent perpendiculairement à la surface de la Terre : on a donc une quantité importante de rayonnement solaire sur une petite surface ;
  • A l’inverse, au niveau des pôles, les rayons arrivent de façon oblique par rapport à la surface de la Terre : on a donc la même quantité de rayonnement, diffusée cette fois sur une surface plus importante. L’énergie solaire reçue est alors plus faible.
Schema rayonnement solaire In Sun We trust

“Mais alors, si on se fie à la répartition du rayonnement solaire sur Terre, ce n’est pas du tout intéressant d’installer des panneaux solaires sur sa toiture si on vit en France ?”

Détrompez-vous.

Notre beau pays reçoit bien assez d’énergie solaire pour qu’une installation photovoltaïque vous permette de faire des économies, et ce aussi bien dans le sud que dans le nord de la France ! 

Regardez cette carte :

carte france rendement panneau photovoltaique

Elle vous indique la production potentielle moyenne, exprimée en kWh par kWc de panneaux photovoltaïques dans les conditions optimales, c’est-à-dire sur une toiture orientée plein Sud et inclinée à 30°.

Prenons quelques exemples en utilisant la puissance la plus installée : 3 kWc (environ 9 panneaux solaires).

VillesProduction maximales
Lille3 000 kWh
Grenoble3 600 kWh
Marseille4 200 kWh

Une seule chose à retenir donc : malgré l’inégale répartition du rayonnement solaire, une installation photovoltaïque vous permet de produire de l’électricité et de faire d’importantes économies où que vous habitiez en France !

Pour autant, est-ce que l’on exploite comme il se doit l’énergie solaire ?

Non, loin de là.

Puissance raccordée et production solaire


En mars 2020, le parc photovoltaïque français franchit la barre des 10 GW raccordés.

A titre de comparaison, la Chine possède une puissance photovoltaïque installée de…. 204,7 GW.

Il y a tout de même deux choses à savoir.

Pour commencer, la Chine mise beaucoup sur le photovoltaïque depuis de nombreuses années et est première dans ce domaine à tous les niveaux (puissance raccordée, fabrication de panneaux solaires, électricité photovoltaïque produite…)

Mais  la France est en retard dans le domaine du solaire en comparaison avec nos voisins européens également. La capacité photovoltaïque par habitant est ainsi de 157,9 Wc en France, contre 254,5 en moyenne dans l’Union Européenne, d’après EurObserv’ER :

Capacité photovoltaïque par habitant EurObserv'ER

Et comme vous pouvez le voir, les 3 pays possédants les plus importantes capacités photovoltaïques par habitant sont dans l’ordre l’Allemagne, les Pays-Bas et la Belgique : pas franchement des pays réputés pour leur ensoleillement !

Conséquence logique à notre faible puissance photovoltaïque raccordée : notre production d’électricité photovoltaïque est peu élevée.

Ainsi en 2019, toujours d’après EurObserv’ER, l’ensemble du parc photovoltaïque français a produit près de 11 360 TWh (c’est-à-dire 11 360 x 10^9 kWh), soit environ 2,6 % de la production nationale d’électricité.

Et c’est bien dommage car d’après l’Ademe et le CEREMA, le potentiel inexploité en France est de 350 GW sur toiture et de 775 GW au sol.

Nous avons donc tout à fait les ressources pour augmenter la part de l’énergie photovoltaïque dans notre mix énergétique.

En plus, l’énergie solaire compte de nombreux avantages.

CHAPITRE 4 : 

Avantages de l’Énergie Solaire

Source d’énergie inépuisable et gratuite


Aussi longtemps que le Soleil brillera, nous pourrons produire de l’électricité ou de la chaleur grâce à l’énergie solaire. 

Ca tombe bien, le Soleil devrait s’éteindre dans 5 milliards d’années : autant dire que l’énergie solaire est inépuisable.

Cette source d’énergie est en plus disponible gratuitement et partout dans le monde, même si inégalement répartie comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent. 

Donc que vous vous trouviez à Paris, Madrid ou Oslo, vous pouvez investir dans une installation solaire et produire une grande quantité d’électricité.

Panneaux Solaires Espagne

L’énergie solaire présente également l’avantage de s’adapter aux besoins de chacun puisque les panneaux solaires sont modulables.

Autrement dit, une habitation avec une faible consommation électrique nécessitera peu de panneaux, tandis qu’une habitation avec une importante consommation accueillera plus de panneaux solaires sur son toit.

Enfin, l’énergie solaire est accessible aussi bien pour les particuliers que pour les professionnels

Elle est par exemple particulièrement intéressante pour les agriculteurs qui possèdent de grands hangars dont les toitures sont très souvent inexploitées.

Bon pour l’environnement


Contrairement au charbon, l’énergie solaire n’émet pas de CO2, et contrairement au nucléaire, elle ne produit pas de déchets toxiques.

Car comme l’indique EDF sur son site, “aujourd’hui en France la consommation annuelle par habitant d’électricité génère moins de 2 kg de déchets radioactifs.

Rapporté aux 67 millions d’habitants que compte l’Hexagone, on obtient … 134 000 tonnes de déchets radioactifs par an, rien qu’en France.

Fin 2017, la France comptait ainsi l’équivalent de 648 piscines olympiques de déchets nucléaires.

Ça fait beaucoup. Surtout que l’on a beau être en 2021, on ne sait toujours pas comment traiter tous ces déchets (je vous invite à lire notre guide sur les différentes façons de produire de l’électricité pour tout comprendre sur le nucléaire et ses problématiques).

enfouissement des déchets nucléaires bure cigéro grand carénage

Bref, retenez simplement que le bilan écologique du nucléaire est extrêmement mauvais.

Heureusement, celui des panneaux solaires est bien meilleur.

Au cours de sa vie, un panneau solaire produit bien plus d’énergie que celle nécessaire à sa fabrication.

Et une fois arrivé en fin de vie, il est recyclé à 94,7 % : il ne produit donc (presque) aucun déchet.

Nous avons en plus la chance d’avoir en France l’une des filières de recyclage de panneaux les plus performantes au monde !

Le prix de l’énergie solaire baisse


Autre avantage de l’énergie solaire : son prix baisse régulièrement, ce qui la rend particulièrement attractive aujourd’hui !

L’une des principales raisons à cette baisse : les fabricants ont amélioré leurs chaînes de production, ce qui a permis d’augmenter considérablement la capacité de fabrication mondiale de panneaux photovoltaïques.

Le prix des cellules a ainsi largement baissé : c’est ce qu’on appelle la loi de Swanson.

Résultat ? En 10 ans, le prix des panneaux solaires a chuté de 80 % en moyenne !

panneaux solaires

De nombreux pays ont également pris des mesures pour réduire les coûts de construction des nouvelles installations solaires.

L’énergie solaire est ainsi devenue l’énergie la moins chère à produire de l’Histoire, avec un coût actuellement compris entre 35 et 55 $ par MGh.

Le coût de production d’électricité avec du charbon est lui compris entre 55 et 150 $ par MGh.

Économies et rentabilité


Enfin, les énergies solaires photovoltaïque et thermique permettent toutes les deux de réaliser d’importantes économies pour les particuliers qui s’équipent :

  • Avec un chauffe-eau solaire, vous économisez jusqu’à 15 % sur votre facture d’électricité ;
  • Grâce à des panneaux solaires photovoltaïques, vous réduisez votre facture d’électricité jusqu’à 50 %.

Une installation photovoltaïque est ainsi rentable en une dizaine d’années seulement !

CHAPITRE 5 : 

Avenir et enjeux


Grâce à ses nombreux avantages, l’énergie solaire se développe (presque) partout dans le monde.

Ainsi en France, la puissance raccordée en 2019 a augmenté de 10,4 % par rapport à 2018.

Et ce n’est pas près de s’arrêter.

D’après l’Agence Internationale de l’Énergie, les capacités d’énergies renouvelables dans le monde devraient augmenter de 50 % d’ici à 2024.

En plus d’être de moins en moins chers, les panneaux photovoltaïques sont également de plus en plus performants.

Ainsi, autrefois estimée à quelques dizaines d’années, la durée de vie d’un panneau solaire photovoltaïque est aujourd’hui d’environ 40 ans.

Enfin, les fabricants mettent régulièrement au point de nouvelles technologies obtenant de meilleurs rendements : 

  • Les panneaux monocristallins atteignent ainsi les meilleurs rendements du marché, généralement compris entre 16 et 24 %, quand les panneaux polycristallins atteignent des rendements pouvant atteindre 18 % au maximum ;
  • Les panneaux bifaciaux, équipés de cellules photovoltaïques non seulement sur la face avant mais sur leurs deux faces, obtiennent une augmentation de production jusqu’à 15,7 %. Une précision cependant : ce type de panneau est réservé aux grandes installations au sol.

D’autres nouveautés sont encore à venir :

  • Les tuiles solaires photovoltaïques, déjà disponibles aux Etats-Unis. Leur principal atout : une intégration particulièrement discrète ;
  • Des panneaux solaires de couleur. Leurs rendements sont malheureusement très décevants pour l’instant mais les fabricants continuent leurs recherches pour améliorer ce produit ;
  • Et bien d’autres prototypes et projets possiblement révolutionnaires…
tuiles photovoltaïques Tesla

CHAPITRE 6 : 

Limites de l’Énergie Solaire


Le principal problème de l’énergie solaire à l’échelle individuelle réside aujourd’hui dans le stockage.

Réfléchir aux limites de l’énergie solaire à l’échelle de la France n’est pas pertinent dans la mesure où il n’a jamais été question de reposer à 100 % sur cette seule source d’énergie, et se rapproche plus d’un sophisme que de la solution parfaite.

Bref. Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité lorsque le Soleil émet des rayons électromagnétiques. 

Donc la nuit, ils ne produisent pas d’électricité.

C’est pourquoi on parle de sources de production d’électricité variables (et non pas d’énergies intermittentes).

Batterie lithium panneau solaire photovoltaique

Pour pallier ce problème et stocker l’électricité produite pendant la journée, il existe des batteries de stockage.

Or, elles sont encore plutôt onéreuses aujourd’hui. Comptez par exemple entre 600 et 1 000 € pour une batterie lithium d’une capacité de stockage d’1 kWh.

Heureusement, leur prix devrait chuter dans les prochaines années : d’après la dernière étude du Blackrock Investment Institute, le prix du kWh de stockage devrait passer à seulement une centaine de dollars en 2025.

CHAPITRE 7 : 

Comment In Sun We Trust s’engage pour l’énergie solaire


Vous l’aurez compris, l’énergie solaire cumule les avantages et constitue une réponse aux enjeux climatiques actuels.

C’est pourquoi chez In Sun We Trust, nous œuvrons chaque jour pour développer l’énergie solaire en France et en Europe.

Voyons concrètement comment nous participons au développement du Solaire.

Installation solaire au meilleur prix


Notre premier engagement : vous proposer le meilleur prix.

Voici le prix auquel nous proposons une installation solaire de 3, 6 et 9 kWc :

Puissance de l’installation photovoltaïquePrix TTC
3 kWcEntre 6 200 et 8 750 €
6 kWcEntre 11 500 et 14 500 €
9 kWcEntre 15 500 et 19 000 €

Ce prix comprend :

  • L’ensemble du matériel (panneaux solaires premium, micro-onduleurs et application de suivi de production) ;
  • La main d’œuvre ;
  • Les démarches administratives ;
  • Le raccordement de l’installation ;
  • Sa mise en service ;
  • L’assurance pièces et main d’œuvre de 10 ans In Sun We Trust.

Bref, tout est compris.

Les meilleurs panneaux solaires


Ce n’est pas parce que nous vous proposons les prix les plus attractifs que nous choisissons notre matériel au rabais.

Bien au contraire !

Comme je vous l’indiquais juste au-dessus, notre offre comprend des panneaux solaires photovoltaïques premiums.

Pour choisir les marques de panneaux solaires, nous nous appuyons entre autres sur l’excellent classement Bloomberg, géant de l’information financière.

Vous bénéficiez ainsi de panneaux solaires parmi les plus fiables du marché.

Installateurs RGE locaux


Enfin, nous vous garantissons une installation parfaitement réalisée grâce aux compétences de nos installateurs locaux.

Tous nos artisans bénéficient de la qualification Reconnu Garant de l’Environnement (RGE), et ont été audités durant 3 à 6 mois afin de nous assurer de leur compétence. Finalement, seuls 10 % des installateurs RGE rejoignent notre réseau.

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Conclusion


J’espère que vous y voyez plus clair sur l’énergie solaire et que vous aurez compris à quel point cette énergie est prometteuse pour l’avenir.

L’énergie solaire vous a-t-elle convaincu(e) ?

Pensez-vous investir dans une installation photovoltaïque ?

J’attends vos réponses dans la section des commentaires ci-dessous 🙂 

FAQ

⚡️ Qu’est-ce que l’énergie solaire photovoltaïque ?


On parle d’énergie solaire photovoltaïque lorsque l’énergie électromagnétique du Soleil est convertie en électricité. C’est-à-dire, lorsque les photons qui constituent la lumière du Soleil sont absorbés par un matériau semi-conducteur. En réaction, ce dernier génère une tension électrique qui pourra être utilisée pour alimenter votre maison et vos appareils en électricité.

💧 Qu’est-ce que l’énergie solaire thermique ?


L’énergie solaire thermique consiste à transformer l’énergie solaire non pas en électricité, mais en chaleur qui pourra être transmise à un fluide caloporteur afin de chauffer de l’eau sanitaire ou bien pour diffuser la chaleur dans un bâtiment.

☀️ Quels sont les avantages de l’énergie solaire ?


L’énergie solaire est une énergie propre et renouvelable. Son développement permet la création de millions d’emplois à travers le monde. De plus, le coût du kWh photovoltaïque est aujourd’hui moins élevé que le kWh nucléaire.

🔎 Quelle est la puissance photovoltaïque raccordée en France ?


En mars 2020, le parc photovoltaïque français a franchi la barre des 10 GW raccordés.