Bilan carbone d’un panneau solaire : Qu’en est-il ?

Le photovoltaïque est une des sources d’énergie renouvelables les plus efficaces pour produire de l’électricité depuis votre maison. En consommant cette électricité verte et locale, vous oeuvrez directement en faveur de la planète, en réduisant considérablement votre impact environnemental.

Mais un module solaire ne fait pas que générer de l’énergie, il en consomme : fabrication, transport, installation, recyclage… Quel est le bilan carbone d’un panneau solaire au cours des différentes étapes de sa vie ? Production d’énergie verte ou empreinte carbone, de quel côté penche la balance ?

C’est ce que nous allons voir ensemble au fil de cet article.

Points clés :

• Un panneau solaire génère en moyenne 43,9 gCO2e/kW
• Les modules solaires sont recyclables à 95 %
• La productivité et l’importante durée de vie (jusqu’à 50 ans) des panneaux solaires leur permettent de bien compenser leur empreinte carbone sur le long terme

Qu’est-ce qu’un bilan carbone ?

L’empreinte carbone 

L’empreinte carbone est un indicateur permettant d’estimer la quantité de gaz à effet de serre (GES) émise par une action produite par l’humain.

Elle permet donc de mesurer directement l’impact sur l’environnement d’une activité réalisée par un particulier, une entreprise, une région, un État, etc.

En ce qui concerne les produits manufacturés comme les panneaux solaires, l’empreinte carbone inclut toutes les étapes de leur cycle de vie :

• La fabrication
• Le transport
• L’utilisation
• Le recyclage

Le CO₂, ou dioxyde de carbone équivalent

Le bilan carbone est exprimé en CO₂e, ou « dioxyde de carbone équivalent ». Afin de simplifier la compréhension de l’empreinte carbone, il a été décidé par le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat) de ne pas détailler chaque gaz à effet de serre – méthane, protoxyde d’azote, etc. – mais d’utiliser plutôt une norme commune rapportée au CO₂, d’où le terme de « CO₂ équivalent ».

Cela revient en gros à estimer quelle quantité de CO₂ retiendrait autant de rayonnement solaire que ces différents gaz compilés.

Enjeux du bilan carbone

Le but d’un bilan carbone est de déterminer le niveau d’émission de gaz d’une activité, afin de pouvoir ensuite optimiser cette dernière pour en réduire l’impact environnemental.

Il existe de nombreuses mesures à appliquer pour diminuer l’empreinte carbone d’un produit, comme :

• Utiliser des matières premières recyclées plutôt que d’en extraire de nouvelles
• Utiliser des énergies renouvelables plutôt que fossiles pendant le processus de fabrication
• Produire plus près du lieu de consommation afin de réduire la pollution liée au transport des marchandises

Comment est fabriqué un panneau photovoltaïque ?

Les matières premières

Les panneaux solaires sont constitués de plusieurs matériaux :

• Des cellules photovoltaïques en silicium (≈ 5 % du panneau)
• Un cadre en aluminium (≈ 8 %)
• Du verre (≈ 80 %)
• Du plastique (≈ 10 %)
• Des conducteurs en argent ou en cuivre
• Un boîtier de jonction en métal

Tous ces éléments sont soit extraits d’un site minier ou pétrolier puis transformés, soit issus du recyclage.

L’assemblage des différents éléments

Une fois les différents éléments préparés, il reste à les connecter les uns aux autres puis à les souder afin de créer un panneau solaire. 

On les insère pour cela entre deux pellicules de résine qui vont les encapsuler et les étanchéifier. On place ensuite une plaque de verre trempé sur la face avant des cellules photovoltaïques, puis on y ajoute un cadre en aluminium et une boîte de jonction afin de faire circuler l’électricité solaire entre les modules et l’onduleur.

Bilan carbone d’un panneau solaire 

Émissions de CO2 lors de la fabrication et du transport

Il faut donc une grande quantité d’énergie pour extraire, transformer et assembler les éléments qui constituent un panneau photovoltaïque, puis pour acheminer ce dernier sur son lieu de vente et d’utilisation. 

Ces différentes étapes de fabrication et de transport entraînent l’essentiel des émissions de CO² produites au cours du cycle de vie d’un module solaire.

Émissions de CO2 lors de l’utilisation

C’est là que la technologie photovoltaïque se rattrape totalement : une fois installé, un panneau solaire n’émet plus aucun gaz à effet de serre durant toute sa période d’utilisation. 

Sachant que sa durée de vie peut aller jusqu’à 50 ans et qu’il génère de l’énergie verte pendant toute cette durée, on comprend l’impact positif de ce type de produit dans le temps.

Émissions de CO2 lors de la fin de vie et du recyclage

Les panneaux solaires produits actuellement peuvent être recyclés à 95 %.

En effet, le verre, l’aluminium, le cuivre et l’argent sont des matériaux réutilisables à l’infini, et le silicium peut quant à lui être recyclé quatre fois sans perdre ses propriétés semi-conductrices. Même le plastique peut être transformé en combustible solide de récupération (CSR) pour alimenter les fours de cimenterie.

Évidemment, ces opérations de recyclage ont un impact énergétique (transport des panneaux usagers, alimentation des usines). Mais celui-ci reste bien moins important que l’extraction minière et l’exploitation de nouvelles matières premières.

Quel est l’impact environnemental d’un panneau solaire ?

D’après l’ADEME (Agence de la transition écologique), un module solaire génère en moyenne 43,9 grammes d’équivalent CO2 par kilowatt-heure (gCO2e/kWh) produit. Son impact environnemental est ainsi compensé entre deux et trois ans de production d’électricité verte.

Or, pour rappel, la durée de vie d’un panneau solaire peut aller jusqu’à 50 ans. Son empreinte carbone est donc très largement compensée au fil du temps, avec un ratio final « production vs consommation » positif.

C’est encore plus vrai pour les modules produits en France. Toujours selon l’ADEME, l’empreinte carbone du photovoltaïque en 2021 est de :

• 43,9 gCO2e/kWh pour un mix électrique chinois (qui représente le cas de figure le plus répandu aujourd’hui en France, et qui sert donc pour l’instant de moyenne nationale)
• 32,3 gCO2e/kWh pour un mix électrique européen
• 25,2 gCO2é/kWh pour un mix électrique français

Si la préservation de l’environnement et du climat est au cœur de votre projet photovoltaïque, nous vous recommandons donc vivement de vous tourner vers un kit solaire produit en France.

Cycle de vie d’un panneau solaire 

Le silicium, l’élément le plus important pour un panneau solaire

Le principal composant d’un panneau solaire est le silicium, l’élément semi-conducteur qui permet de générer l’effet photovoltaïque. Il se présente à l’origine sous forme de quartz, qui doit être transformé en wafer (un disque fin de matériau semi-conducteur) pour être utilisé dans la construction d’un module solaire.

Cette opération est gourmande en énergie, et représente un poste important de consommation, tout comme l’extraction minière du silicium.

Le CNRS estime ainsi que « 2933 kWh d’électricité sont nécessaires pour produire 1 kg de wafer en silicium⁽¹⁾. […] Pour donner une échelle de grandeur, une famille française moyenne (4 personnes en maison individuelle), consomme environ 4500 kWh/an ».

Heureusement, comme nous en avons parlé précédemment, le recyclage permet de diminuer grandement l’impact de l’extraction et de la transformation du silicium, qui peut être réutilisé quatre fois sans perdre ses propriétés de semi-conducteur. Un panneau pouvant durer jusqu’à 50 ans, cela assure 200 ans d’utilisation du précieux matériau avant de devoir en extraire à nouveau.

La production du panneau

Bien entendu, la construction du panneau ne s’arrête pas à la transformation du silicium en wafer. Il faut également produire les autres éléments du module (cadre en aluminium, plaques de verre, connectiques, etc.) à partir de matériaux bruts ou recyclés.

Cela entraîne à nouveau une dépense énergétique, souvent alimentée par de l’énergie fossile. Heureusement, la tendance va vers un développement des énergies renouvelables et nucléaire (bien que controversée pour d’autres raisons, l’énergie nucléaire ne produit pas de CO₂) dans le secteur industriel, ce qui va encore abaisser le bilan carbone des panneaux solaires.

Le transport et la distribution des panneaux photovoltaïques

Une fois fabriqués, les modules solaires doivent être acheminés jusqu’à leur lieu de stockage puis chez le consommateur qui souhaite les installer sur le toit de sa maison. Là encore, cette opération a un impact carbone, notamment avec le convoyage par bateau.

Il est délicat de donner un chiffre global pour le transport des panneaux solaires, puisque cela dépend totalement du lieu de production et d’utilisation finale du produit.

Si vous habitez en France, il est évident qu’acheter un module produit dans l’hexagone aura un impact environnemental bien moindre que de choisir un panneau chinois ou américain.

L’utilisation des panneaux solaires

Voilà la véritable force du photovoltaïque : pendant toute sa durée d’utilisation, un panneau solaire n’émet aucun gaz à effet de serre pour produire de l’énergie renouvelable !

Fin de vie d’un panneau photovoltaïque 

Lorsque vos panneaux solaires ne produisent plus suffisamment pour être rentables (au bout de plusieurs décennies), vient la question de comment en disposer. Ce type d’équipement se recycle très bien, et la filière investit constamment en recherche et développement pour continuer d’évoluer dans cette direction. La solution la plus évidente semble donc être le recyclage.

Vous allez peut-être objecter que, comme nous en avons parlé plus haut, le recyclage de n’importe quel matériau consomme de l’énergie, et vous auriez raison. C’est tout à fait valable concernant le silicium, le verre, l’aluminium et le plastique contenus dans les parcs solaires. 

Toutefois, l’impact écologique du recyclage reste bien moins important que d’incinérer ou d’enterrer un panneau usager, des méthodes qui entraînent :

• La pollution de l’air ou du sol
• L’émission importante de gaz à effets de serre
• La nécessité d’extraire et d’usiner de nouvelles matières premières minières

Très bien, mais comment recycler vos panneaux solaires usagers ? C’est ce que nous allons voir à présent !

Recyclage des panneaux solaires

En France, l’organisme Soren se charge de collecter et de recycler les panneaux solaires usagers, quelles que soient leur marque, leur provenance ou la technologie qu’ils contiennent.

Depuis mars 2017, Soren s’est associé à Veolia, qui a installé une usine de traitement des modules de type silicium cristallin dans les Bouches-du-Rhône, permettant ainsi un recyclage à grande échelle des équipements photovoltaïques directement sur le territoire français.

Pour recycler vos anciens panneaux, il vous suffit de trouver en quelques clics le point d’apport volontaire Soren le plus proche de chez vous et de les y déposer (sans frais).

Les facteurs qui influent sur le bilan carbone d’un panneau solaire

La durée de vie du panneau photovoltaïque

La durée de vie des modules solaires se situe en moyenne entre 40 et 50 ans, et ce chiffre ne fait que grandir au fil du temps et des innovations technologiques, ce qui explique la réduction progressive de l’empreinte carbone des panneaux photovoltaïques ces dernières décennies.

Le lieu de l’installation solaire 

Nous l’avons déjà dit, mais il est important de le rappeler : plus la distance entre le lieu de production et le lieu d’utilisation est réduite, plus l’impact environnemental du transport (et donc le bilan carbone global) d’un panneau solaire sera faible.

L’efficacité énergétique du panneau solaire

Plus un module photovoltaïque produit d’électricité verte au cours de sa vie, plus il compense l’empreinte carbone de sa production, de son transport et de son recyclage. Pour réduire au maximum son impact sur l’environnement, un panneau solaire doit donc produire beaucoup, et longtemps.

C’est pourquoi il faut prêter une attention toute particulière au rendement lors de la sélection d’un panneau pour votre installation solaire.

L’entretien régulier de votre parc solaire

Mieux vous entretenez vos panneaux, plus longtemps ils fonctionnent et meilleur est leur rendement. C’est un moyen tout simple de réduire par vous-même le bilan carbone de votre installation solaire !

Pour cela, il vous suffit de nettoyer vos modules à l’eau non pressurisée pour enlever la poussière et les saletés qui s’y déposent et qui obstruent progressivement les rayons du soleil.

Incitations gouvernementales et politiques environnementales

On peut noter deux prises de position fortes du gouvernement favorisant la diminution de l’impact carbone des panneaux solaires :

• Le décret du n° 2014-928 du 19 août 2014⁽²⁾, qui impose aux producteurs, distributeurs et importateurs du photovoltaïque d’assurer la prise en charge des déchets issus des produits qu’ils fabriquent ou mettent en vente.

• La loi n°2020-105 du 10 février 2020⁽³⁾, qui impose aux producteurs de panneaux solaires d’accroître la recyclabilité de leurs produits et de réutiliser des matériaux exploitables issus de modules recyclés.

Comparaison avec d’autres sources d’énergie

Voici un comparatif de l’impact carbone des principales sources d’énergie (renouvelables, fossiles et nucléaire), d’après un rapport de l’ADEME de 2013 et un rapport du GIEC de 2014. 

On constate ici, sans grande surprise, que les énergies renouvelables et l’énergie nucléaire ont un impact carbone bien plus faible que les énergies fossiles.

Et si l’hydroélectrique et le nucléaire sont une excellente solution à mettre en place pour de grosses centrales nationales, le photovoltaïque offre le meilleur compromis entre impact carbone faible, praticité et haute rentabilité économique pour les particuliers.

Conclusion

La question de l’empreinte carbone du photovoltaïque se répond en deux temps. 

Premièrement, oui, elle existe et il est important de la prendre en compte pour continuer à la réduire progressivement. Deuxièmement, non, le bilan carbone d’un panneau solaire n’est pas négatif :  au cours de sa vie, un module produit 15 à 20 fois plus d’énergie que la quantité nécessaire à sa fabrication. 

C’est donc un dispositif particulièrement pertinent pour réduire l’empreinte carbone de votre foyer, en plus de vos factures d’électricité !