Quel est l'impact environnemental du photovoltaïque ?

Publié le : 23/12/2021

Sommaire

    Si les panneaux photovoltaïques ne polluent pas lorsqu’ils changent l’énergie solaire en électricité, il est normal de se poser la question de l’impact environnemental du photovoltaïque. Que représente la fabrication, le transport, l’installation ou encore le recyclage des panneaux solaires en termes d’énergie ? Pour répondre à cette question nous allons aborder toutes les étapes de vie des panneaux solaires dans cet article.

    empreinte carbone panneau solaire

    1. Comment sont fabriqués les panneaux solaires ?

    Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques, d’un cadre en aluminium, de verre, de plastique, de conducteur en argent ou en cuivre et d’un boîtier de jonction. Tous ces éléments doivent être extraits et transformés pour que l’on puisse les utiliser. 

    Le silicium des panneaux solaires

    Les panneaux solaires photovoltaïques que l’on retrouve aujourd’hui en France sont principalement composés de silicium (à 90%). Cette matière est naturellement présente sur Terre, on estime même que c’est le deuxième élément le plus abondant sur la planète. Le silicium est extrait de plusieurs minéraux qui contiennent de la silice comme le quartz ou le sable. Cette technique d’extraction s’appelle la carboréduction, qui consiste à placer les matières premières dans un four à très haute température (autour de 3 000°, c’est un procédé métallurgique). On obtient ensuite le silicium que l’on va ensuite raffiner (à 99,99%) afin de le purifier car il n’est pas pur. Une fois le raffinage effectué, le silicium est refroidi, transformé en lingot et prêt à être découpé en plaques. Ces plaques de silicium appelées wafers reçoivent ensuite un traitement anti-reflet pour augmenter la quantité de lumière absorbée. Ces cellules produisent maintenant de l’électricité mais ne sont pas encore utilisables.

    Les étapes d’assemblage d’un panneau solaire

    Une fois que les cellules photovoltaïques ont été fabriquées, il ne reste plus qu’à les rendre utilisables ! Pour cela il faut les connecter ensemble et les souder afin de créer un panneau photovoltaïque. On les place pour cela entre deux pellicules de résine qui vont les encapsuler et les rendre étanches après avoir été chauffées. Il est maintenant temps d’assembler le panneau solaire afin de lui donner la forme qu’on lui connaît. On place une plaque de verre trempé sur la face avant des cellules photovoltaïques puis on ajoute un cadre en aluminium et une boîte de jonction afin de faire circuler l’électricité solaire entre les modules et l’onduleur

    2. Panneau solaire et terres rares

    Ce qu’on appelle les terres rares, ce sont les métaux que l’on utilise pour la fabrication de produits de haute technologie. Ils sont appelés rares car ils sont difficiles à extraire mais ils ne sont pas issus de matériaux rares. Une fausse idée consiste à penser que les panneaux solaires sont constitués de terres rares. Or ce n’est pas du tout le cas. Il existe aujourd’hui deux sortes de panneaux solaires

    • Les panneaux solaires à base de silicium

    • Les panneaux solaires selon la technologie CIGS

    Les panneaux solaires à base de silicium, on l’a vu, sont issus d’un élément présent en abondance sur Terre. Les panneaux solaires qui utilisent la technologie CIGS, eux, sont composés de cuivre, d’indium, de gallium ou encore de sélénium qui sont plus rares que le silicium mais qui ne sont pas pour autant considérés comme des terres rares

    3. Autres moyens de produire de l'électricité

    Aujourd’hui, en France, on constate un mix électrique : la grande majorité de la production d’électricité est issue des centrales nucléaires, des énergies fossiles (fioul, charbon, gaz) mais également des énergies renouvelables (bioénergie, éolien et solaire, hydroélectrique). Selon la RTE (Réseau de transport d’électricité), le parc électrique français, avec l’utilisation des technologies bas-carbone, a des niveaux d’émissions de CO2 très bas par rapport aux autres pays européens. Selon un rapport du Ministère de la Transition écologique publié en septembre 2020, voici la composition du mix énergétique de la France : 

    • Nucléaire : 40,3%

    • Pétrole : 29,1%

    • Energies renouvelables : 11,6%

    • Gaz : 15,2%

    • Charbon : 3%

    • Déchets non renouvelables : 0,8%

    Dans ce même rapport, il est constaté que l’utilisation de l’énergie nucléaire est en recul car les centrales sont moins disponibles. Les énergies fossiles sont également en grande baisse grâce à l’arrêt de l’extraction de charbon et de gaz naturel. Les énergies renouvelables quant à elles ne cessent de progresser depuis les années 2000.

    empreinte carbone photovoltaique

    4. Durée de vie des panneaux solaires

    Aujourd’hui les panneaux solaires ont une grande durée de vie, que l’on estime autour de 40 ans. Beaucoup de confusions peuvent être faites lorsque l’on aborde le sujet de la durée de vie d’un panneau solaire. En effet, pour bien comprendre il est nécessaire de faire la distinction entre la durée de vie et les différentes garanties des panneaux solaires. Explications. 

    La garantie produit des panneaux solaires

    Cette garantie proposée par les fabricants de panneaux solaires, est en réalité une assurance de fonctionnement des panneaux solaires. Cela permet de couvrir tous les défauts de fabrication. Cette garantie est proposée pendant 10 à 25 ans selon les fabricants. A cette garantie produit est ajoutée, séparément, une garantie sur les onduleurs qui est un peu moins longue que celle des panneaux solaires (de 5 à 10 ans).

    La garantie rendement des panneaux solaires

    La garantie de rendement des panneaux solaires, aussi appelée garantie de production des panneaux solaires, concerne l’efficacité de vos panneaux photovoltaïques. En effet, cette garantie assure un bon fonctionnement et surtout une bonne qualité de rendement de vos panneaux solaires. Généralement, les fabricants vont vous garantir un niveau de rendement de 80% au bout de 25 ans. Certains vont aller jusqu’à 95% de performance en 25 ans. Soyez rassuré, c’est un très bon niveau de rendement. On constate que les panneaux solaires ont une perte de productivité d’environ 0,5% par an

    Lorsque vous décidez d’investir dans les panneaux solaires, vous serez protégé par ces deux garanties : la garantie produit et la garantie rendement des panneaux photovoltaïques. La garantie rendement est généralement plus longue que la garantie produit. Ces deux garanties sont proposées à des durées différentes en fonction des fabricants de panneaux solaires. Pour assurer une durée de vie prolongée de vos panneaux, il est très important de bien les entretenir

    En effet, un mauvais entretien des panneaux solaires va directement influer sur le rendement qui sera moins bon. 

    On estime qu’une installation solaire est amortie en dix ou quinze ans, ainsi, avec des panneaux solaires qui fonctionnent 40 ans, vous pourrez bénéficier d’électricité gratuite pendant plus de 20 ans.

     Article qui pourrait vous intéresser : Durée de vie d'un panneau solaire - Ce qu'il faut savoir

    5. Recyclage des panneaux solaires

    Aujourd’hui avec l’émergence des panneaux solaires, on constate la présence de plus en plus de panneaux solaires usagés de première génération. C’est pour cela que la filière de recyclage des panneaux solaires s’organise depuis quelques années. En France par exemple, c’est l’éco-organisme Soren (anciennement PV Cycle France) qui collecte et recycle les modules photovoltaïques. 

    Que peut-on recycler dans les panneaux solaires ? 

    La plupart des matériaux des panneaux solaires peuvent être recyclés

    • Le verre

    • L’aluminium

    • Le silicium

    • Le cuivre

    • L’argent 

    Ils représentent entre 85% et 95% des composants des panneaux photovoltaïques. Le chiffre varie en fonction du type de panneau solaire. Cependant on vient de le voir, la grande majorité des panneaux solaires que l’on trouve aujourd’hui sont composés de silicium et se recyclent très bien. Il reste donc entre 15% et 5% de déchets non recyclables dans les panneaux solaires qui sont de la connectique.  

    Le procédé de recyclage des panneaux solaires

    Les panneaux solaires, lorsqu’ils sont récupérés par Soren dans les points de collecte présents partout en France, suivent plusieurs étapes de recyclage : 

    • Le cadre en aluminium est retiré de la structure des panneaux solaires (il représente 10% du poids des panneaux photovoltaïques)

    • La connectique composée de câbles et du boîtier électrique sont envoyés dans les lignes de traitement des Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE) pour en traiter le cuivre

    • Le laminé photovoltaïque est traité

    • Le silicium utilisé dans les panneaux solaires pourra être utilisé jusqu’à 4 fois dans des panneaux solaires

    Le recyclage des panneaux solaires est ainsi réalisé en séparant chaque matériau. La filière photovoltaïque se développant (augmentation de la fabrication et du recyclage des panneaux solaires), l’industrie produit désormais plus d’énergie qu’elle n’en consomme.

    6. Quel est l’impact environnemental des panneaux solaires ?

    Nous venons de le voir, les panneaux solaires se recyclent très bien (à 90% en moyenne) et la filière se structure grandement à ce niveau-là. Là où les panneaux solaires vont avoir un impact environnemental plus important, c’est lors de leur fabrication et notamment lors de la production du silicium. L’énergie grise des panneaux solaires varie en fonction de leur particularité. Passage en revue des différentes sortes de panneaux solaires.

    Panneaux solaires monocristallins

    Les panneaux solaires monocristallins sont composés à partir d’un seul cristal de silicium, ce qui demande une grande quantité de silicium. Sa technique de fabrication va donc être plus énergivore, plus chère, mais c’est actuellement le panneau solaire le plus performant.

    Panneaux solaires polycristallins

    Ce type de panneau solaire est fabriqué à partir de plusieurs cristaux de silicium. Cette technique nécessite moins de silicium et est donc moins énergivore que les panneaux solaires monocristallins. Les panneaux solaires polycristallins ont un bon rendement. 

    Panneaux solaires amorphes 

    Les panneaux solaires amorphes ont la particularité de pouvoir fonctionner avec un très faible ensoleillement et même grâce à la lumière artificielle. C’est une technologie moins performante que les panneaux photovoltaïques cristallins. Leur fabrication est moins coûteuse et également moins énergivore.

    Finalement, outre la fabrication des panneaux solaires qui peut être énergivore, l’énergie grise des panneaux solaires provient le plus souvent du transport, car la plupart des panneaux solaires proviennent de Chine. On explique cela car non seulement la Chine a un très grand savoir-faire dans le milieu photovoltaïque, mais le silicium utilisé pour la fabrication de panneaux solaires est présent en grande quantité en Chine. Cependant depuis plusieurs années des fabricants européens sont présents sur le marché.

    A lire aussi : Panneau solaire amorphe : Tout savoir sur cette nouvelle génération de panneau

    7. Bilan Carbone de l’énergie nucléaire 

    Ce qu’on appelle le bilan carbone, c’est le pourcentage des émissions de gaz à effet de serre d’une source de production électrique. Cela mesure le carbone rejeté dans l’atmosphère à toutes les étapes de la vie de la source d’électricité : de sa fabrication, son transport,  son fonctionnement à son recyclage. On calcule le bilan carbone par kilowattheure produit. L’énergie nucléaire a longtemps eu mauvaise réputation surtout après la catastrophe de Tchernobyl, cependant les mentalités changent. En effet, les centrales nucléaires n’émettent pas de gaz à effet de serre, cependant le traitement des déchets nucléaires pose question. Pour comprendre les différences de bilan carbone entre le nucléaire et les panneaux solaires nous allons les comparer.

    Tableau comparatif bilan carbone panneau solaire et nucléaire

    Mode de production de l’électricité Rapport de l’ADEME 2013 Rapport du GIEC 2014
    Nucléaire 6 12
    Photovoltaïque 55 41

    On constate étonnement que la filière photovoltaïque a un bilan carbone plus lourd que l’énergie nucléaire. Cependant, ces données sont à mettre dans un contexte particulier puisque le calcul de la matière grise des panneaux solaires ne prend pas en compte le fait que les panneaux solaires ne polluent pas pendant au moins 20 ans et que la filière photovoltaïque produit plus d’énergie qu’elle n’en consomme.

    empreinte carbone centrale

    Comparatif et bilan carbone des différentes moyens de produire de l’électricité

    Selon les mêmes rapports, comparons maintenant les différents moyens de produire l’électricité (ici classé par résultat) : 

    Mode de production de l’électricité Rapport de l’ADEME 2013 Rapport du GIEC 2014
    Hydroélectrique 4 24
    Nucléaire 6 12
    Eolien 7 11
    Photovoltaïque 55 41
    Gaz 406 490
    Pétrole 704 Non communiqué
    Charbon 1038 820

    On constate ainsi que les énergies renouvelables et l’énergie nucléaire ont un impact carbone le plus faible de toutes les sources d’énergie confondues.

    8. Conclusion

    Pour bien comprendre l’impact environnemental des panneaux photovoltaïques, il est important d’avoir plusieurs éléments en tête. En effet, même si la production d’électricité ne pollue pas, plusieurs étapes (fabrication, transport, recyclage) ne sont pas exemptes de dépenses énergétiques. Lorsque l’on compare l’impact environnemental des panneaux solaires à celui des autres énergies, on remarque que la filière a de bons résultats en termes d’impact carbone. De plus, la filière se structure, les technologies se développent pour obtenir un produit le plus éco-responsable possible

    contact  panneau solaire

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