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Quelle est l'empreinte carbone des panneaux photovoltaïques ?

22 déc. 2022

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Les panneaux photovoltaïques produisent de l’énergie sans émettre de gaz à effet de serre grâce au rayonnement solaire. Néanmoins, la fabrication des composants d’une centrale solaire émet du carbone. Il en va de même pour le transport et le recyclage de ces éléments. Dès lors, quelle est l’empreinte carbone réelle d’une installation photovoltaïque ? Décryptage.

Il existe aujourd’hui plusieurs méthodes pour estimer l’empreinte carbone d’un objet. Parmi elles, une technique consiste à identifier toutes les étapes du cycle de vie d’un objet et de calculer les émissions émises – ou économisées – lors de chacune de ces étapes. Dans le cadre des panneaux solaires, les principales étapes à étudier sont :

L’extraction et la transformation des matières premières
La fabrication des modules photovoltaïques et des autres équipements nécessaires à l’installation
Le transport
L’utilisation
Le recyclage de ces éléments

Notons que l’analyse peut être étendue en considérant d’autres facteurs environnementaux tels que l’impact sur la santé ou sur les écosystèmes d’une certaine technologie de production d’énergie.

Les équipements gourmands en énergie

Ce n’est un secret pour personne : produire des panneaux solaires requiert une quantité importante d’énergie. En effet, les matières premières, principalement du silicium – un mélange de sable et de quartz – doivent tout d’abord être extraites de la croute terrestre. Elles sont par la suite transformées en lingots et plaquettes appelées « wafers ». Ces plaquettes servent de base à la fabrication des cellules photovoltaïques (pour la conversion de l’énergie solaire en électricité). Ensuite, ces dernières sont intégrées dans des couches de verre, matériel qui nécessite lui aussi beaucoup d’énergie lors de sa production.

Par ailleurs, d’autres équipements tels que les onduleurs, les câbles et les systèmes de pose, doivent être fabriqués en parallèle. Par la suite, tout ce matériel est transporté jusqu’au lieu d’utilisation. Dès lors, l’installation produira de l’énergie pendant des dizaines d’années, et cela, jusqu’à son remplacement. En fin de vie, le matériel sera acheminé dans une filiale de recyclage. C’est un processus lors duquel jusqu’à 95% des composants d’un panneau solaire pourront être recyclés.

Un panneau produit 30 fois plus que ce qu'il faut à sa production

Plusieurs études ont calculé le temps de retour énergétique d’une installation solaire moderne. On parle ici du temps d’utilisation nécessaire pour compenser l’énergie nécessaire à la production et au recyclage. Une étude de référence a été menée par des chercheurs de l’Université de Columbia à New-York. Cette dernière estime qu’il faut en moyenne 1.3 année d’utilisation dans un pays tels que la Suisse pour compenser les émissions d’une installation dont les panneaux sont fabriqués en Chine et éliminés dans le pays d’utilisation.

De même, une autre étude de l’Institut Fraunhofer ISE estime un temps de retour énergétique légèrement plus bas. Il s’élève à 1.25 an, pour une même installation dans la région de Bruxelles (voir ci-dessous). Cependant, cette étude ne prend pas en compte le recyclage des panneaux. Tout compte fait, un panneau fabriqué en Chine et utilisé en Europe centrale produit donc 20 à 30 fois l’énergie nécessaire à sa production et à son élimination.

L'une des empreintes carbones les plus faibles

En termes d’empreinte carbone, une étude de l’Université de Navarre a estimé les émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie par kWh d’électricité généré. Sans surprise, le solaire photovoltaïque est, aux côtés d’autres énergies renouvelables, relativement propre avec environ 10 grammes d’émissions de carbone par kWh d’électricité produit contre des niveaux 80x à 100x supérieurs pour le gaz naturel et le charbon.

Par ailleurs, d’autres mesures, tels que l’impact sur la santé humaine ou les écosystèmes ainsi que l’occupation du sol, donnent aussi un avantage conséquent au solaire. Ce dernier reste avantageux, même en comparaison avec d’autres énergies renouvelables.

L'impact environnemental en constante évolution

Notons que l’impact environnemental du solaire est en constante amélioration depuis maintenant une dizaine d’années. En effet, les dernières techniques de fabrication des cellules et des modules photovoltaïques ont permis de diminuer les besoins en énergie et de limiter les pertes de coupe. La Chine cherche également à décarboner son mix énergétique en investissant massivement dans les énergies renouvelables. De plus, il existe également une véritable volonté pour mettre en place une chaîne d’approvisionnement de composants solaires plus locale en construisant des centres de fabrication en Europe, par exemple.

En somme, même si les dernières études académiques ont déjà démontré que l’impact environnemental du solaire est moindre comparé à ses avantages, ces tendances permettront sans aucun doute d’améliorer encore d’avantage l’empreinte carbone du solaire dans les années à venir.