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Quel bilan carbone pour la production d’électricité solaire ?

Panneaux photovoltaïques et bilan carbone : tout comprendre !

D’après Tristan Carrère, ingénieur à l’ADEME le solaire photovoltaïque « s’impose comme une des solutions pour produire de l’énergie avec le moins d’impact sur l’environnement ». Énergie renouvelable, le solaire permet de produire de l’électricité peu chargée en carbone. Toutefois, sa fabrication et son transport jusqu’au lieu d’installation impliquent d’utiliser de l’énergie. De ce fait, la production de panneaux solaires émet du CO2.  Il est donc légitime de se poser la question de l’impact écologique de l’énergie solaire. Quel est le bilan carbone d’un panneau photovoltaïque ? Cette technologie pollue-t-elle ? EDF ENR fait le point.

L’empreinte carbone ou bilan carbone, qu’est-ce que c’est exactement ?

L’empreinte carbone correspond à la somme des émissions de gaz à effet de serre (GES) directes ou indirectes émises par une activité. Cette empreinte carbone se mesure grâce à une méthodologie mise en place par l’ADEME : le bilan carbone.

En ce qui concerne les produits, elle se base sur une analyse du cycle de vie (ACV). Cela consiste à mesurer les rejets de GES tout au long de la vie d’un produit, de la fabrication à la destruction ou au recyclage. Pour cela, il faut prendre en compte l’énergie utilisée lors  :

  • Du processus de fabrication (extraction des matières premières, assemblages, etc.)
  • Du transport jusqu’au consommateur final ;
  • De l’usage;
  • Du recyclage.

Cette analyse du cycle de vie peut être mise en place pour les panneaux solaires et les éléments qui les accompagnent (onduleur photovoltaïque, gestionnaire d’énergie, etc.). Elle est mesurée en grammes équivalent CO2 par kWh (gCO2eq/kWh).

Qu’est-ce que « l’équivalent CO2 » ?

Le protocole de Kyoto détermine plusieurs grands gaz à effet de serre :

> Le dioxyde de carbone (CO2)

> Le méthane (CH4)

> Les halocarbures (HFC et PFC)

> La protoxyde d’azote (N2O)

> L’exafluorure de soufre (SF6)

 Chacun d’eux présente un impact plus ou moins important sur le climat. Par exemple, le méthane a un effet de serre 28 fois plus important que le CO2 sur un horizon de 100 ans. « L’équivalent CO2 » est une unité de mesure mise en place par le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat, IPPC en anglais). Elle sert d’étalon de mesure pour calculer les effets de chaque GES sur le climat. On convertit leur pouvoir réchauffant en équivalent CO2. Pourquoi le CO2 ? Parce qu’il constitue le principal gaz à effet de serre au niveau mondial. Selon l’Agence Parisienne du Climat, il représente 77% des émissions. Pour faire un parallèle, on utilise la même logique lorsque l’on veut comparer le PIB de pays avec des monnaies différentes. Pour avoir une base de comparaison, on convertit les devises en une monnaie de comparaison comme le dollar ou l’euro.

 

En moyenne, quelle est l’empreinte carbone d’un panneau solaire ?

Cela dépend du modèle utilisé et de son origine de fabrication. Comme le rappelle l’ADEME, en 2021, « pour un mix électrique chinois, l’empreinte carbone du photovoltaïque est de 43,9 gCO2eq/kWh, pour un mix électrique européen 32,3 gCO2eq/kWh et 25,2 gCO2eq/kWh pour un mix électrique de fabrication français. ».

Un bilan carbone qui s’améliore

Aujourd’hui, la majorité des panneaux solaires mis en place dans l’Hexagone proviennent de Chine. C’est pourquoi, on utilise comme valeur standard 43,9 gCO2eq/kWh en 2022. Le bilan carbone des panneaux solaires s’améliore au fil du temps. En 2013, il était de 55 gCO2eq/kWh.

Bon à savoir : En matière d’empreinte carbone sur l’énergie solaire, les chiffres varient d’une source à l’autre. Par exemple, une étude menée par l’Université Columbia aux États-Unis estime que les émissions d’un panneau solaire photovoltaïque monocristallin sont de 23 gCO2eq/kWh et de 25 gCO2eq/kWh pour un panneau polycristallin. Toutefois, ces chiffres sont à prendre avec du recul, leur méthodologie n’étant pas la même que celle établie par l’ADEME. Pour le marché français, nous vous recommandons de vous baser sur les données utilisées par l’ADEME.

Analyse du cycle de vie d’un panneau solaire

Pour bien comprendre comment se décompose l’empreinte carbone des panneaux solaires, il faut prendre en compte chaque étape de son cycle de vie.

La fabrication des panneaux photovoltaïques en question : silicium et impact environnemental

Le silicium est un élément présent de manière foisonnante sur Terre. C’est le deuxième élément le plus abondant après l’oxygène. Extrait sous forme de quartz, il faut le transformer en wafer, une surface plane de cristaux de silicium, pour pouvoir l’utiliser dans un panneau solaire.

Son exploitation et sa transformation présentent plusieurs limites sur le plan environnemental. Selon le CNRS,  « au total, 2933 kWh d’électricité sont nécessaires pour produire 1 kg de wafer en silicium. ». Or, la production de silicium est localisée dans la majorité des cas en Chine. Le pays représente 71 % de la production mondiale. Le mix énergétique chinois étant avant tout soutenu par les énergies fossiles (57,6 % de charbon en 2019), la fabrication des panneaux émet beaucoup de CO2. Pour rappel, d’après le ministère de la Transition écologique une centrale à charbon émet 0,85 t CO2 par MWh d’électricité produite.

Outre les émissions de CO2, les carrières de silicium et les usines de transformation tendent à éroder les sols et à polluer les cours d’eau aux alentours. Le traitement de la silice cristalline implique l’usage de produits chimiques dont les effluents peuvent avoir des conséquences sur l’atmosphère et la santé des employés.

Pour limiter le bilan carbone de la production des panneaux solaires, certains fabricants choisissent de relocaliser leur production en France. En 2019, l’Hexagone représentait 3 % de la production de silicium dans le monde, selon le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM). L’exploitation dans les carrières est encadrée par le Code de l’environnement. Des contraintes spécifiques et des études d’impacts visent à minimiser l’empreinte environnementale de cette activité.

Quid des terres rares ?

 Les énergies renouvelables font parfois l’objet de critique quant à leur utilisation des terres rares pour fonctionner. Les terres rares sont des matériaux métalliques difficiles à extraire et à transformer. Le silicium n’en fait pas partie. Comme le rappelle l’ADEME dans une note de 2019 « Les technologies solaires photovoltaïques actuellement commercialisées n’utilisent pas de terres rares. »

 

Le transport et la distribution

Plus le lieu de production est éloigné du lieu d’usage du produit, plus son empreinte carbone liée au transport est importante. Il est difficile de donner un chiffre précis pour les panneaux solaires puisqu’ils peuvent être produits et assemblés à différents endroits du globe.

Comme le rappelle le ministère de la Transition écologique dans un document de travail sur les panneaux solaires bas-carbone « Assembler un module sur le sol français émet moins de CO2 que le faire à l’étranger, grâce au mix électrique français très peu carboné ». Une relocalisation de la filière photovoltaïque dans l’Hexagone permet de réduire considérablement l’empreinte carbone des panneaux solaires.

La production d’électricité photovoltaïque

Lors de la production d’électricité, le panneau solaire n’émet pas de CO2. C’est ce qu’explique l’ONG France Nature Environnement « L’énergie solaire photovoltaïque n’émet pas directement de polluants ni de GES lors de la transformation de l’énergie solaire en électricité ».

Sur cette partie du cycle de vie, il présente donc un bilan carbone presque nul. On ne peut pas le considérer comme complètement nul, car les opérations de maintenance et l’entretien qui impliquent des déplacements donc un usage d’énergie.

Le recyclage des panneaux solaires

La durée de vie des panneaux solaires est d’au moins 30 ans. Ensuite, ils peuvent être valorisés par le biais du recyclage. À l’heure actuelle, selon Soren, l’organisme en charge du recyclage des panneaux solaires en France, environ 94 % d’un module photovoltaïque peut être réutilisé.

Pour rappel, un panneau solaire photovoltaïque est composé :

  • De verre, qui pourra être transformé pour être réutilisé dans la filière photovoltaïque ou pour produire des emballages ;
  • D’aluminium pour le cadre. Celui-ci peut être fondu pour créer des emballages  ;
  • De cuivre, il pourra servir à la fabrication de circuits électroniques ;
  • Du silicium, dont nous avons parlé en amont. Il peut se recycler 4 fois pour fabriquer de nouvelles cellules photovoltaïques ;
  • De plastique. C’est ce composant qui se recycle mal à l’heure actuelle.

Au final, les panneaux photovoltaïques polluent ou pas ?

Comme toute activité industrielle, la fabrication de panneaux solaires émet du CO2. En cela, il présente un impact environnemental. Dans une logique de réduction et de compensation des émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial, il faut le comparer avec d’autres sources d’énergie et étudier son énergie grise.

Une énergie renouvelable moins polluante que les combustibles fossiles

Toutefois, ce bilan reste minime comparé à celui de la production d’électricité par les énergie fossiles. D’après l’association SolarPowerEU, la production photovoltaïque émet 96 % d’émissions de gaz à effet de serre de moins que le charbon et 93 % de moins que le gaz.

Zoom sur l’énergie grise du panneau solaire

L’énergie grise est la quantité d’énergie nécessaire tout au long du cycle de vie d’un objet. Cette énergie utilisée pour la production est compensée dans le temps par l’électricité générée par le module. Selon le centre de ressources photovoltaïques de l’ADEME « En Europe, il faut en moyenne 1 à 1,5 ans à un système photovoltaïque pour produire autant d’énergie qu’il en ait fallu pour le fabriquer, cette durée étant fonction de l’ensoleillement ». Au cours de son cycle de vie, le panneau solaire pourra produire entre 17 et 35 fois l’énergie nécessaire à sa fabrication et son recyclage.

Le développement des énergies renouvelables, notamment de la filière photovoltaïque, permet de tendre vers l’objectif de neutralité carbone en 2050. Cet objectif de neutralité carbone a été défini dans le cadre de l’accord de Paris pour lutter contre le réchauffement climatique. Il vise à limiter la hausse des températures à la surface du globe à 2°C maximum, idéalement 1,5°C.

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FAQ – Pour aller plus loin

Bilan carbone des panneaux photovoltaïques : que dit la loi ?

Les panneaux solaires émettent du CO2. Cette réalité a été prise en compte par l’arrêté du 6 octobre 2021. Depuis cette date, les installations comprises entre 100 kWc et 500 kWc doivent présenter un bilan carbone inférieur à 550 kg eqCO2/kWc.

L’énergie solaire permet-elle d’améliorer le bilan carbone de mon logement ? 

En général, oui. En effet, l’énergie solaire est une énergie renouvelable. Si le panneau solaire émet du CO2 lors de la fabrication et du transport, la production d’électricité photovoltaïque, elle, n’émet pas de CO2. C’est pourquoi en installant des panneaux solaires vous pouvez améliorer le diagnostic de performance énergétique (DPE) de votre bien immobilier.

En outre, comme cela vous évite de soutirer de l’électricité au réseau, vous achetez moins d’électricité à votre fournisseur. Par conséquent, vous pouvez réduire votre facture d’électricité.

Quel est le bilan carbone d’un panneau solaire thermique ?

Le panneau solaire thermique permet de produire de la chaleur grâce au rayonnement solaire. C’est une autre manière d’utiliser l’énergie du soleil. Selon l’ADEME, il présente un bilan carbone faible. D’après l’analyse des cycles de vie (ACV) : « l’impact carbone d’un kWh de production solaire thermique est parmi les plus faibles du marché. Il varie de 8gCO2/kWh pour le capteur seul à 60g/kWh si on inclut le stockage associé nécessaire à assurer le déphasage production/consommation ».

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