L’Empreinte Carbone sur le Cycle de Vie d'une centrale photovoltaïque et de ses panneaux solaires photovoltaïques

Graphique AutocalSol pour un 3KWc: Source : SimaPro 8.01 (Méthode : IPPC2013, GWP 100ans, V1.1)

Introduction

Les panneaux solaires sont des dispositifs qui convertissent l’énergie solaire en électricité. Ils sont composés de cellules photovoltaïques qui génèrent du courant électrique lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Les panneaux solaires sont considérés comme une source d’énergie renouvelable et propre, qui contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et à la lutte contre le changement climatique. Cependant, les panneaux solaires ont également un impact environnemental tout au long de leur cycle de vie, qui comprend la fabrication, le transport, l’utilisation et le recyclage. Quelle est l’empreinte carbone d’un panneau solaire ? Comment la mesurer et la réduire ? Dans cet article, nous allons présenter les méthodes et les résultats de l’analyse de l’empreinte carbone sur le cycle de vie d’un panneau solaire.

Les Méthodes d’Analyse

L’empreinte carbone d’un panneau solaire correspond à la somme des émissions de gaz à effet de serre (GES) directes ou indirectes émises par le panneau solaire tout au long de son cycle de vie. Ces émissions sont exprimées en grammes équivalent CO2 par kilowattheure d’électricité produiteKWc (gCO2eq/kWh). L’équivalent CO2 est une unité de mesure qui permet de comparer les effets de différents GES sur le climat, en prenant comme référence le dioxyde de carbone (CO2).

Pour calculer l’empreinte carbone d’un panneau solaire, il faut utiliser une méthode d’analyse du cycle de vie (ACV). L’ACV est une méthode normalisée qui permet d’évaluer les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service, en prenant en compte toutes les étapes de son cycle de vie, de l’extraction des matières premières à la fin de vie. L’ACV se base sur des données quantitatives, qui proviennent de sources variées, telles que des bases de données, des études scientifiques, ou des rapports d’entreprises.

Il existe plusieurs méthodes d’ACV, qui peuvent varier selon les hypothèses, les limites, et les indicateurs utilisés. Parmi les méthodes les plus reconnues, on peut citer :

• La méthode de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), qui se base sur les données de la base de données PVPS (Photovoltaic Power Systems Programme) et qui utilise comme indicateur l’empreinte carbone moyenne pondérée par la production d’électricité solaire dans chaque pays¹.
• La méthode de l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), qui se base sur les données de la base de données Ecoinvent et qui utilise comme indicateur l’empreinte carbone moyenne pondérée par la puissance installée de chaque technologie photovoltaïque².
• La méthode de l’Institut national de l’énergie solaire (INES), qui se base sur les données de la base de données Ecoinvent et qui utilise comme indicateur l’empreinte carbone moyenne pondérée par la production d’électricité solaire en France³.

Les Résultats d’Analyse

Les résultats d’analyse de l’empreinte carbone d’un panneau solaire dépendent de la méthode utilisée, du type de panneau solaire, du lieu de fabrication, du lieu d’installation, et du mix énergétique utilisé. Il n’existe donc pas de valeur unique, mais plutôt une fourchette de valeurs, qui peuvent être comparées entre elles ou avec d’autres sources d’énergie. Voici quelques exemples de résultats d’analyse, selon les différentes méthodes et les différents types de panneaux solaires :

• Selon la méthode de l’AIE, l’empreinte carbone moyenne d’un panneau solaire en silicium cristallin est de 40 gCO2eq/kWh, celle d’un panneau solaire à couche mince est de 20 gCO2eq/kWh, et celle d’un panneau solaire à concentration est de 27 gCO2eq/kWh¹.
• Selon la méthode de l’ADEME, l’empreinte carbone moyenne d’un panneau solaire en silicium cristallin est de 32,3 gCO2eq/kWh, celle d’un panneau solaire à couche mince est de 18,7 gCO2eq/kWh, et celle d’un panneau solaire à concentration est de 24,7 gCO2eq/kWh².
• Selon la méthode de l’INES, l’empreinte carbone moyenne d’un panneau solaire en silicium cristallin est de 25,2 gCO2eq/kWh, celle d’un panneau solaire à couche mince est de 19,8 gCO2eq/kWh, et celle d’un panneau solaire à concentration est de 23,4 gCO2eq/kWh³.

Ces résultats montrent que l’empreinte carbone d’un panneau solaire est relativement faible, comparée à celle d’autres sources d’énergie. Par exemple, selon l’ADEME, l’empreinte carbone moyenne de l’électricité produite à partir de charbon est de 1000 gCO2eq/kWh, celle de l’électricité produite à partir de gaz naturel est de 500 gCO2eq/kWh, et celle de l’électricité produite à partir de nucléaire est de 66 gCO2eq/kWh⁴. Ainsi, l’électricité solaire permet de réduire significativement les émissions de GES, et de contribuer à la transition énergétique.

Les Perspectives d’Amélioration

L’empreinte carbone d’un panneau solaire peut être réduite, en agissant sur les différentes étapes de son cycle de vie. Parmi les pistes d’amélioration, on peut citer :

• La réduction de la consommation d’énergie et de matières premières lors de la fabrication des panneaux solaires, en optimisant les procédés, en utilisant des matériaux moins rares et moins polluants, et en favorisant l’éco-conception.
• La réduction de l’impact du transport des panneaux solaires, en privilégiant les modes de transport les moins émetteurs de GES, et en favorisant la production locale.
• La réduction de l’impact de l’utilisation des panneaux solaires, en optimisant le rendement des cellules photovoltaïques, en améliorant la durée de vie des panneaux solaires, et en adaptant la production à la demande.
• La réduction de l’impact du recyclage des panneaux solaires, en développant les filières de collecte et de traitement des déchets, en augmentant les taux de recyclabilité des matériaux, et en valorisant les matériaux récupérés.

En résumé

Les données liées à une installation de 3 kWc révèlent une empreinte carbone de 37 g CO2 éq/kWh, un temps de retour énergétique de 1,5 an, et un retour sur investissement énergétique de 20,8. Ces résultats indiquent que la centrale solaire générera une production pratiquement exempte de pollution pendant 95 % de sa durée de vie prévue de 30 ans. Ces chiffres confirment la viabilité énergétique des panneaux solaires, offrant une production durable et une réduction substantielle des émissions de CO2. En conclusion, les panneaux solaires affichent une empreinte carbone relativement modeste et un temps de retour énergétique rapide, contribuant de manière significative à la transition vers des sources d'énergie plus durables. Bien que des améliorations soient envisageables, ces dispositifs demeurent une solution éco-responsable et économiquement rentable sur le plan énergétique.