Quel est le bilan carbone d'un panneau photovoltaïque ?
Les dernières données du groupe de réflexion Ember ont révélé que les sources d'électricité photovoltaïques ont fourni 12 % de l'électricité utilisée en Europe entre mai et août 2022, ce qui a permis à l'UE de réaliser d'importantes économies.
En France, en 2020, la production d'énergie photovoltaïque a atteint 13,6 TWh, démontrant une augmentation de 11,1 % par rapport à 2019.
Le rapport estime que cette production record a permis à l'UE d'éviter d'importer pour 29 milliards d'euros de gaz. Pour certains, c'est une preuve supplémentaire de la nécessité de se tourner vers les sources d'énergie renouvelables, qui sont non seulement plus durables, mais qui apporteront également des avantages économiques à l'avenir.
Pour d'autres, très critiques, l'empreinte carbone de cette énergie renouvelable, notamment dû à sa phase de production, est trop importante pour en faire une solution efficace contre le réchauffement climatique. Quel bilan carbone pour la production d'électricité solaire ?
Un bilan carbone qui évolue dans le temps
Les panneaux photovoltaïques sont des dispositifs qui convertissent l'énergie solaire en électricité. Depuis leur invention dans les années 1950, les panneaux photovoltaïques ont connu plusieurs générations de technologies différentes, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients en termes d'impact environnemental. Le bilan carbone a évolué au fur et à mesure du temps.
La première génération
La première génération de panneaux photovoltaïques, appelée « panneaux solaires en silicium cristallin », étaient chers à produire et avaient une durée de vie limitée. En outre, l'extraction et le traitement du silicium cristallin nécessitaient une consommation importante d'énergie et pouvaient générer des déchets polluants, ce qui affectait lourdement le bilan carbone d'un panneau.
La deuxième génération
La seconde génération de panneaux photovoltaïques, dite « panneaux solaires en silicium amorphe », était moins cher à produire et plus durable que le silicium cristallin.
Cependant, le processus de fabrication de ce type de panneau impliquait l'utilisation de produits chimiques potentiellement dangereux pour l'environnement.
La troisième génération
La troisième génération de panneaux photovoltaïques, dite « panneaux solaires à couches minces », étaient plus légers et plus flexibles que les précédents, mais leur efficacité était encore limitée. De plus, certains de ces matériaux pouvaient être toxiques s'ils étaient manipulés ou éliminés de manière incorrecte.
La quatrième génération
La quatrième génération de panneaux photovoltaïques, dite « panneaux solaires organiques », a rencontré des difficultés à atteindre des niveaux d'efficacité suffisants pour être commercialisés. De plus, certains de ces matériaux organiques pouvaient être sensibles à la lumière et à l'humidité, ce qui limitait leur durée de vie et leur fiabilité.
La cinquième génération
Actuellement, la plupart des panneaux photovoltaïques sur le marché appartiennent à la cinquième génération, dite « panneaux solaires en silicium cristallin à haut rendement ».
Ces panneaux sont constitués de plaques de silicium cristallin hautement purifié, ce qui leur permet d'atteindre des niveaux d'efficacité supérieurs à 20 %.
En comparaison avec les générations précédentes, ces panneaux sont plus efficaces, plus durables et moins chers à produire.
De plus, leur processus de fabrication est moins polluant et moins énergivore que celui des premières générations de panneaux photovoltaïques. Son bilan carbone s'en voit donc fortement amélioré.
Zoom sur le bilan carbone des panneaux photovoltaïques de dernière génération
Le bilan carbone d'un panneau solaire photovoltaïque est l'ensemble des émissions de gaz à effet de serre associées à sa production, à son utilisation et à sa fin de vie. En comparaison avec les sources d'énergie conventionnelles telles que le charbon, le pétrole ou le gaz naturel, les panneaux solaires ont un bilan carbone très favorable.
Analyse du cycle de vie d'un panneau photovoltaïque
L'analyse du cycle de vie (ACV) d'un panneau solaire consiste à évaluer son empreinte carbone et les coûts associés à toutes les étapes de la vie d'un panneau solaire, depuis l'extraction des matières premières nécessaires à sa production jusqu'à sa fin de vie.
Cela peut inclure la fabrication des modules photovoltaïques, l'assemblage des panneaux, le transport, l'installation, l'utilisation et le recyclage des panneaux.
Le bilan carbone de la phase de production du photovoltaïque
La production de panneaux solaires en silicium cristallin peut avoir un impact environnemental significatif en raison de la consommation d'énergie et de l'utilisation de produits chimiques dans les processus de fabrication.
De plus, l'extraction des ressources nécessaires peut également avoir des impacts environnementaux, tels que la perturbation des sols et la consommation d'eau.
Cette étape de la vie d'un panneau solaire est responsable d'environ 50 % de ses émissions de gaz à effet de serre.
Contrairement aux idées reçues, un panneau solaire n'utilise pas de terres rares. Les métaux rares sont, en effet, réservés à des usages hautement technologiques. De plus, le panneau solaire de cinquième génération consommerait jusqu'à 4 fois moins de siliciums pour produire les cellules photovoltaïques : approximativement 4 g par watts-crête.
La production d'électricité d'un panneau photovoltaïque
Des études récentes de l'ADEME, l'agence française pour la transition écologique, ont révélé que ces panneaux solaires émettent en moyenne 55 grammes de CO2 par KiloWatt produit (gco2eq kwh), avec une espérance de vie estimée à 25 à 30 ans. Selon ces chiffres, le processus de fabrication lui-même ne prend que trois ans à amortir, ce qui fait de cet investissement un investissement durable. D'autant qu'un panneau solaire peut continuer de produire de l'électricité au-delà de sa durée de vie estimée.
Le transport des panneaux solaires
Aujourd'hui, 90 % des panneaux sont produits en Chine. Le transport constitue donc une part plus ou moins importante, en fonction du transport utilisé, dans le bilan carbone d'un panneau solaire qu'il faut considérer.
La fin de vie d'un panneau
La plupart des panneaux solaires sont fabriqués à partir de matériaux tels que le silicium, le verre et l'aluminium, qui peuvent être recyclés. Le processus de recyclage des panneaux solaires implique généralement la déconstruction des panneaux pour récupérer les matériaux qui les composent, puis le traitement de ces matériaux pour les réutiliser dans la production de nouveaux panneaux solaires ou d'autres produits.
Environ 85 % à 95 % des composants qui constituent les panneaux photovoltaïques sont terriblement recyclables, ce qui signifie que seuls environ 15 % à 5 % du panneau solaire ne peuvent pas être réutilisés ou réaffectés.
À titre d'exemple, certains panneaux produits en France utilisent 100 % de ressources issues du recyclage. Ce type de panneau reste encore cependant coûteux comparé à des panneaux fabriqués en Chine.
En 2002, une directive a été publiée, déterminant que ceux qui commercialisent des panneaux solaires devraient supporter le coût et la responsabilité de leur processus de recyclage. Cette dernière a été renforcée en 2012, en veillant à ce que les matériaux recyclables soient extraits et renouvelés plusieurs fois dans le cadre d'une boucle continue respectueuse de l'environnement.
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Bilan carbone, panneau solaire : les panneaux de dernières générations sont un bon compromis
Le recours aux énergies renouvelables restant un moyen efficace pour une transition vers un modèle bas-carbone. Le développement de nouvelles méthodes de production améliore l'empreinte carbone d'un panneau photovoltaïque. Si son empreinte carbone reste moins bonne que l'éolien, le photovoltaïque et la production de cellules solaires arrivent à maturité.
Ci-dessous un récapitulatif de l'intensité en GES de la production d'énergie en fonction des différentes sources :
Cet article précise l'impact carbone d'un panneau photovoltaïque de dernière génération.
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