Construction de centrales solaires : la révolution robotique est en marche | Equans
Construction de centrales solaires : la révolution robotique est en marche | Equans
Peu de projets de construction sont aussi répétitifs qu’une centrale solaire : les mêmes gestes, réalisés des centaines de milliers de fois, sur des centaines d’hectares. Benoît Froidurot, Directeur Innovation & Développement chez Equans Solar & Storage, travaille dans ce secteur depuis 2009. Il explique pourquoi la robotique fait aujourd’hui son entrée sur les chantiers solaires et ce qu’il faudra pour parvenir à la déployer à grande échelle.
Introduction : Benoît, vous travaillez dans la construction solaire depuis 2009. Quel est le changement le plus marquant que vous ayez observé ?
L’échelle des projets : lorsque j’ai commencé, un grand projet pouvait couvrir quelques dizaines d’hectares. Aujourd’hui, nous construisons sur des centaines d’hectares et installons des centaines de milliers de panneaux par site. Sur l’un de nos projets récents, nous avons installé 700 000 modules, chacun accompagné de structures métalliques de support et raccordé par des câbles. Chacun de ces modules a dû être transporté sur le chantier, soulevé, positionné, fixé sur une structure puis raccordé.
Aujourd’hui, un panneau solaire pèse environ 35 kilogrammes et il faut au moins deux personnes pour le porter. Multipliez cela par 700 000 et vous commencez à mesurer l’enjeu en matière de productivité. Mais il y a aussi un enjeu humain : soulever des charges lourdes de manière répétée, en extérieur et pendant des mois, est un travail physiquement exigeant. Les troubles musculosquelettiques constituent un véritable enjeu de santé au travail dans notre secteur. La robotique permet d’agir sur ces deux aspects : il ne s’agit pas de remplacer les personnes, mais d’aider les équipes à travailler plus efficacement et dans de meilleures conditions.
Question 1 : Pourquoi la robotique n’est-elle pas arrivée plus tôt sur les chantiers solaires ?
Elle arrive, mais pas partout en même temps. La construction d’une centrale solaire implique une succession de tâches très différentes : enfoncer des pieux en acier dans le sol, assembler les structures de support, installer les modules, dérouler des kilomètres de câbles… Chacune nécessite des compétences différentes et, potentiellement, un type de robot différent, tout en gardant à l’esprit la nécessité de rationaliser le nombre de machines utilisées.
Le travail est également extrêmement répétitif, et c’est précisément dans ce type de tâches que l’automatisation apporte le plus de valeur, aussi bien en matière de productivité que de réduction de la pénibilité pour les équipes. Mais répétitif ne veut pas dire simple. Ces sites s’étendent sur des centaines d’hectares, souvent sur des terrains irréguliers et dans des conditions météorologiques extrêmes. Faire fonctionner une machine de manière fiable dans un tel environnement est réellement complexe.
Ce qui a changé récemment, c’est que la technologie est désormais à la hauteur de nos ambitions. Nous sommes passés des discussions théoriques à des tests sur de vrais chantiers, dans des conditions réelles. Il y a deux ans, nous avons par exemple déployé un robot GPS chargé de marquer la position de chaque pieu avant son installation. Cela peut sembler modeste, mais à cette échelle, la précision est essentielle. C’était le point de départ.
Question 2 : Concrètement, que peut faire un robot aujourd’hui sur un chantier solaire, et que ne sait-il pas encore faire ?
Les applications les plus avancées concernent aujourd’hui le battage des pieux. Nous avons testé un système sur un site en Australie : deux machines entièrement autonomes capables de localiser la position GPS de chaque pieu puis de l’enfoncer dans le sol, sans opérateur dans la cabine. Les performances de ces opérations progressent à mesure que nous testons de nouvelles générations de machines, et leurs coûts commencent à devenir compétitifs par rapport aux méthodes conventionnelles de battage des pieux.
Pour l’installation des modules, nous avons testé des robots capables de saisir un panneau, d’utiliser des capteurs pour le positionner précisément sur la structure de support, puis de le fixer. Sur le projet Goorambat East, en Australie, nous avons testé les solutions de plusieurs entreprises de robotique afin de pouvoir les comparer et les évaluer. Le niveau d’autonomie est déjà impressionnant et commence à faciliter concrètement les tâches d’installation pour les équipes humaines.
Ce que les robots ne savent pas encore faire, c’est fonctionner de manière totalement intégrée. Aujourd’hui, les tâches robotisées et les tâches manuelles sont réalisées séparément. Le véritable changement d’échelle interviendra lorsque nous serons capables de les orchestrer ensemble : lorsqu’une couche connectée couvrira l’ensemble du chantier, collectera les données de chaque machine, optimisera leurs déplacements et l’enchaînement des opérations, tout en assurant une coordination en temps réel avec les équipes humaines. C’est dans cette direction que nous allons.
Question 3 : Une fois qu’une centrale solaire est en exploitation, les robots ont-ils encore un rôle à jouer ?
Un rôle important. Et sur certains aspects, les applications sont même plus matures que dans la phase de construction.
Le nettoyage des modules en est un bon exemple : l’accumulation de poussière réduit naturellement le rendement des panneaux. Sur un grand site, le nettoyage manuel oblige les équipes à consacrer de nombreuses heures à cette tâche, avec toutes les contraintes que cela implique. Des systèmes robotisés équipés de brosses, proposés aujourd’hui par de nombreux fabricants, peuvent se déplacer automatiquement sur les panneaux et adapter leur fonctionnement au type de salissure et au climat local.
Il en va de même pour la gestion de la végétation : des tondeuses robotisées entretiennent les espaces autour des panneaux afin d’éviter que la végétation ne crée des zones d’ombre susceptibles de réduire la production d’énergie des modules photovoltaïques.
Pour l’inspection, nous combinons des drones aériens et des robots terrestres afin d’obtenir une vision plus précise du fonctionnement de la centrale. Les drones cartographient le site depuis les airs et signalent les anomalies, tandis que des chiens-robots ou des rovers peuvent accéder à des espaces que les drones volants ne peuvent pas atteindre et détecter des anomalies spécifiques. L’objectif reste le même : identifier les panneaux dont les performances sont insuffisantes.
Il y a environ un mois, nous avons réalisé notre premier test avec un chien-robot sur l’un de nos sites. Les résultats ont été prometteurs ! La mobilité de ces machines a progressé de manière remarquable en très peu de temps
Question 4 : Pourquoi une grande partie de ces développements a-t-elle lieu en Australie plutôt qu’en Europe ?
Plusieurs facteurs se combinent.
L’Australie affiche une forte volonté de décarboner sa production d’énergie afin de réduire sa dépendance aux énergies fossiles. Le solaire constitue l’une des solutions les plus accessibles compte tenu des conditions locales particulièrement favorables au déploiement du photovoltaïque, notamment l’espace disponible et l’ensoleillement. À cela s’ajoute un environnement réglementaire qui permet d’avancer rapidement.
Nous travaillons également en étroite collaboration avec l’ARENA, l’Australian Renewable Energy Agency, afin de développer des solutions robotiques spécifiquement destinées à la construction solaire. Ce type de soutien institutionnel permet d’investir dans des technologies qui sont encore en phase de maturation.
Il y a aussi un enjeu de main-d’œuvre. Le marché solaire se développe plus rapidement que la main-d’œuvre disponible, en particulier pour les postes de chantier les plus exigeants physiquement. La robotique contribue à combler cet écart en prenant en charge les tâches les plus répétitives et les plus pénibles, tout en permettant aux équipes humaines de se concentrer sur les activités qui nécessitent du jugement, de la coordination et de l’expertise.
L’Europe développe elle aussi rapidement le solaire, mais avec ses propres spécificités en matière de types de terrains, d’installations, de réglementation, de ressources et de contexte géopolitique. La robotique y aura également un rôle à jouer, avec des méthodes de construction différentes. Mais le marché de la robotique ne pourra pas développer une machine spécifique pour chaque philosophie de construction. C’est pourquoi nous avons choisi un scénario dans lequel les machines déployées peuvent intervenir sur l’ensemble des zones du chantier, afin de capitaliser ensuite sur l’expérience acquise en Australie.
Question 5 : Dans dix ans, les centrales solaires se construiront-elles toutes seules ?
Les avis dans le secteur sont extrêmement variables : certains parlent de cinq ans, d’autres de vingt ans avant de parvenir à une construction autonome des centrales solaires. Quel serait un calendrier raisonnable ? Je dirais dix ans, pour me situer entre les deux. Mais avec les travaux d’innovation que nous menons actuellement, nous espérons réduire autant que possible le délai nécessaire pour parvenir à un déploiement opérationnel sur les chantiers.
Ce dont je suis certain, en revanche, c’est de la direction que nous prenons. Les technologies robotiques disponibles aujourd’hui sont déjà très largement supérieures à ce qui existait il y a cinq ans, et elles progressent rapidement. Il y a cinq ans, ce que nous faisons actuellement en Australie n’était pas possible. Les robots humanoïdes et les machines capables d’évoluer dans des environnements complexes et de manipuler des objets inconnus progressent à une vitesse qu’il est difficile de mesurer pleinement lorsqu’on n’évolue pas directement dans ce domaine.
Je pense que, d’ici cinq ans, nous réaliserons nos premiers tests de construction autonome d’une centrale solaire. Ensuite, le passage à une pratique standard dépendra de plusieurs facteurs : l’atteinte d’une parité de coûts, la mise en place de protocoles de sécurité permettant aux robots et aux équipes humaines de travailler ensemble, mais aussi la présence de clients prêts à faire partie des premiers utilisateurs.
Il y a aussi un effet de boucle qui me paraît intéressant. Aujourd’hui, les panneaux sont dimensionnés pour pouvoir être manipulés par des humains : ils pèsent environ 35 kilogrammes et nécessitent deux personnes pour être portés. Si les robots deviennent la méthode d’installation standard, certaines de ces contraintes pourront être levées, avec un impact probable sur la taille et le poids des composants. Ils pourraient devenir plus grands, plus lourds et plus puissants : conçus en fonction de ce que les machines peuvent transporter, et non plus de ce que les humains peuvent porter. Cela pourrait modifier considérablement l’économie du solaire, tout en continuant à améliorer l’efficacité et à réduire le coût actualisé de l’énergie (LCOE, pour « Levelized Cost of Energy ») : un indicateur qui mesure le coût total de production de l’énergie sur toute la durée de vie d’une installation, en incluant sa construction, son exploitation et sa maintenance, rapporté à la quantité d’énergie qu’elle produit, généralement exprimé en €/kWh.
L’expertise humaine restera au cœur de chaque projet : pour piloter l’ensemble de la construction, assurer la logistique des composants, entretenir et exploiter les machines, coordonner les opérations et gérer les imprévus. Ce qui va changer, c’est la nature du travail : moins de contraintes physiques et davantage de supervision qualifiée. De nouveaux métiers vont apparaître autour de la gestion de la robotique et de l’analyse des données. À mes yeux, c’est une évolution positive pour les personnes qui travaillent dans ce secteur.
Conclusion : Que diriez-vous aux développeurs ou aux exploitants de centrales solaires qui ne se sont pas encore intéressés à la robotique ?
La technologie solaire a connu une baisse spectaculaire de ses coûts au cours des quinze dernières années, et cette tendance se poursuit encore aujourd’hui, alors même que les contraintes deviennent de plus en plus fortes : disponibilité des matières premières comme l’argent, l’acier ou le cuivre, contexte géopolitique avec les taxes et les politiques de protection industrielle, intégration au réseau électrique ou encore raréfaction du foncier disponible.
Dans le même temps, plusieurs évolutions technologiques majeures et prometteuses vont contribuer à poursuivre la baisse du LCOE : l’augmentation de la tension des strings, l’amélioration du rendement des modules avec notamment les technologies tandem, l’hybridation, etc. La robotique fera partie des technologies qui accompagneront le développement du solaire afin de réduire les coûts de construction et aura probablement aussi un impact sur la conception des composants.
Mon conseil serait donc de commencer à s’y intéresser dès maintenant, même si vous n’êtes pas encore prêt à passer à l’action. L’équation économique va évoluer, et les entreprises qui commenceront tôt à travailler avec ces technologies seront mieux positionnées lorsqu’elles deviendront la norme.
Chez Equans, nous croyons à l’importance de tester les technologies sur de vrais projets, avec de vraies contraintes. C’est ainsi que nous avons construit l’expertise dont nous disposons aujourd’hui, aux côtés de partenaires qui repoussent les limites de ce qui est possible, avec un impact significatif sur le secteur. Les gains de productivité sont prometteurs. Les bénéfices pour les équipes sur le terrain le sont tout autant : moins de pénibilité physique, des conditions de travail plus sûres et de nouvelles compétences à développer.
