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Photovoltaïque : un bon bilan environnemental, surtout pour le "made in France"

Après avoir réalisé l'analyse de cycle de vie de six technologies photovoltaïques, PwC estime que l'industrie française pourrait tirer son épingle du jeu, grâce à son meilleur bilan carbone. Une piste pour les pouvoirs publics ?

Energie  |    |  Sophie Fabrégat Actu-Environnement.com
Photovoltaïque : un bon bilan environnemental, surtout pour le "made in France"

"Quelle que soit la technologie de panneau photovoltaïque, les quantités d'émissions de gaz à effet de serre générées sur l'ensemble du cycle de vie sont nettement inférieures à celles générées par la consommation d'énergie électrique du mix de l'Union pour la coordination du transport de l'électricité (UCTE)". Voilà le premier enseignement d'une étude de PricewaterhouseCoopers (PwC), qui passe au crible les principales étapes du cycle de vie de six technologies photovoltaïques : le silicium monocristallin (Sc-Si), le silicium polycristallin (Mc-Si), le silicium en ruban (ribbon), le tellurure de cadmium (CdTe), le Cuivre/Indium/Gallium/Sélénium (CIGS) et le silicium amorphe (a-Si).

Autre enseignement d'importance : "L'argument de performance environnementale est un moyen de différenciation favorable à la filière française, qui a pour avantage de bénéficier d'un mix électrique faiblement carboné". Si le lieu de production est peu impactant sur l'ensemble du bilan carbone des technologies classiques à base de silicium, il est en revanche important pour les technologies couches minces dont la fabrication est très consommatrice d'électricité.

 
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Quid des tarifs d'achat ? Depuis 2011, les candidats au tarif d'achat photovoltaïque doivent fournir un bilan carbone mais les pouvoirs publics n'en font pas usage aujourd'hui. Le projet d'arrêté relatif à une bonification de 10% du tarif d'achat impose que soient réalisées en Europe, deux des trois étapes de production suivantes : la transformation des lingots de silicium en plaquettes de silicium, la transformation des plaquettes de silicium en cellules, les opérations de soudage, d'assemblage et de lamination des cellules et les tests électriques des modules.
 
Et de conclure : "De façon générale une production intégrée, c'est-à-dire concentrant l'ensemble de la chaîne de valeur (matières premières, composants et assemblage), pourrait tirer profit d'une énergie peu intense en carbone telle que l'énergie française".

Les modules à base de silicium sont plus énergivores

Globalement, les technologies à couche mince consomment moins d'énergie primaire et émettent moins de gaz à effet de serre au cours de leur cycle de vie (production, installation, utilisation et fin de vie) que les technologies à base de silicium.

Concernant le poste matières premières, les technologies classiques sont plus gourmandes en énergie, principalement à cause de la production du silicium, que les technologies de deuxième génération. Le silicium monocristallin, qui nécessite de passer d'un cristal polycristallin à un cristal monocristallin, est le plus énergivore. Le silicium polycristallin et le silicium en ruban nécessitant une pureté plus faible sont moins consommateurs d'énergie primaire. Le procédé de découpe exigé par le premier est cependant énergivore, alors que pour le deuxième, les wafers sont coulés en rubans.

Le niveau de consommation s'inverse quant on passe au procédé de fabrication du module : les technologies couches minces consomment plus d'électricité que les technologies classiques. "Une explication serait que le procédé de fabrication des technologies classiques se résume à l'assemblage des cellules alors que pour les nouvelles technologies, comme il n'y a pas de cellules à proprement parler, le procédé est plus complexe et plus énergivore : les couches sont gravées afin de créer une différence de potentiel puis le panneau est laminé à haute température", explique PwC. Cependant, une réduction de l'épaisseur du verre et des innovations sur les procédés de fabrication des modules (encapsulation par exemple) pourraient permettre d'optimiser les performances énergétiques des technologies couches minces.

Si l'on compare l'énergie consommée pendant la production et l'énergie produite après installation, on se rend compte que, "malgré des rendements plus élevés, les technologies au silicium ont des TRE [temps de retour énergétique] plus longs que les technologies à couches minces dont le bilan énergétique à la production est inférieur".

La localisation impacte le bilan carbone

Quid des émissions de gaz à effet de serre liées au cycle de vie des modules photovoltaïques ? "La localisation de la production a une influence importante sur les émissions de gaz à effet de serre liées à la phase de production des panneaux photovoltaïques. En effet, ces émissions peuvent varier d'un facteur 10 d'un pays à l'autre (c'est le cas pour la Chine dont le mix est composé à 78% de charbon et la France dont le mix est composé à 76% d'énergie nucléaire)", indique PwC. Ainsi, un changement du lieu de production pourrait permettre de réduire les émissions de 15 à 75%. Cependant, cela est plus vrai pour les technologies à couche mince, dont le processus de production est très consommateur d'électricité, que pour les technologies classiques.

Autre levier de réduction des émissions : l'optimisation du rendement des modules. Une amélioration de 3 points peut permettre de réduire de 16 à 30% les émissions de GES, selon la technologie donnée. Finalement, "les technologies couches minces présentent un bilan d'émissions de gaz à effet de serre avantageux par rapport à celui des technologies de première génération sous réserve de rendements performants".

Enfin, l'étape d'installation peut peser jusqu'à la moitié du bilan carbone des technologies photovoltaïques. L'intégration au bâti est particulièrement gourmande en matériaux de construction (à base d'aluminium, de gomme et de polyéthylène). Les équipements électriques et onduleurs pèsent également sur le bilan carbone des modules.

Une consommation de ressources à optimiser

Dernier point d'action pour améliorer l'impact environnemental des modules photovoltaïque : la consommation de ressources.

En matière de consommation d'eau, si le procédé de cristallisation permettant d'obtenir du silicium monocristallin de type Czochralski est fortement consommateur, les besoins en eau pour produire un mégajoule avec "un panneau photovoltaïque restent beaucoup plus faibles que ceux nécessaires pour produire 1MJ avec le mix énergétique européen".

En revanche, quelques soient les technologies, le photovoltaïque est consommateur de ressources minérales rares. "Les technologies à base de silicium bénéficient d'un risque faible d'approvisionnement des matières premières. Les technologies CdTe et CIGS emploient des matières premières sensibles pour lesquelles les réserves ont été évaluées en moyenne à une trentaine d'années. Cette rareté des matériaux utilisés dans les technologies couches minces peut constituer un frein à leur développement à moyen ou long terme", souligne PwC.

Enfin, chaque technologie a recours à des produits nocifs. La fabrication de modules à base de silicium a un impact sur la couche d'ozone, lié notamment à l'utilisation du tetrafluoroéthylène. Le cadmium et le sélénium, utilisés dans les technologies à couche mince, sont considérés comme polluants toxiques, voire très toxiques.

Enfin, si aujourd'hui, les filières de recyclage traitent encore de faibles quantités, PwC souligne que "les solutions existantes permettent d'obtenir des taux de recyclages importants (jusqu'à 98% pour la technologie CdTe)", ce qui est plutôt un point positif pour le bilan environnemental du cycle de vie.

Réactions6 réactions à cet article

 

Si on prend un panneau fabriqué en Chine (en brûlant du charbon) ou en Allemagne ( en brûlant de la lignite) et utilisé en France pour remplacer du nucléaire ( zéro émission de CO2) le bilan CO2 du PV est catastrophique ! Si c'est l'inverse, fabriqué en France et installé en Allamagne, en Chine ou en Pologne, c'est évidemment beaucoup mieux, mais...cette situation n'existe pas!
Quant au bilan économique, n'en parlons pas: EDF paie l'électricité fabriquée avec des panneaux PV, 10 fois plus cher, que celle fabriquée avec le mix énergétique Français ( 5fois plus cher que l'électricité qui sera produite par l'EPR de Flamenville ).
Enfin, pour corser le tout, le PV oblige à mettre en service des centrales à Gaz, un peu partout en France, car le PV ne produit pas d'électricité pendant les nuits, dont les longues nuits d'hiver. Il a par contre le mérite de produire le jour (heures pleines EDF), surtout par grand froid (anticyclone), quand par exemple l'éolien ne produit rien du tout mais cela ne compense que bien peu les autres inconvénients.
Cela est d'abord un truc pour prendre du fric dans la poche de tout le monde (dont beaucoup de pauvres), avec la CSPE, pour le mettre dans celles de quelques millionnaires malins: industriels, agriculteurs...; et accessoirement de quelques particuliers.
Non, vraiment, je n'arrive pas à comprendre pourquoi on installe du PV en France.

Jean Valthe | 13 décembre 2012 à 09h24
 
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D'accord avec le commentaire de Jean Valthe. Collectivement parlant, éolien et photovoltaïque semblent (pour l'instant?...) coûter plus cher qu'ils ne rapportent. Tout cela n'aurait de sens que si l'on autorisait chaque installateur individuel (particuliers ou collectivités locales) à utiliser directement pour son usage propre l'électricité qu'il produit sans passer par EDF. Il faudrait pour cela casser le monopole, idée sacrilège en France bien qu'il soit coûteux pour EDF dans ce cas et revoir la situation des autres industriels et promoteurs, gérants de sites éoliens ou PV, qui font leur beurre sur le sur-prix d'achat de leur production par EDF.
Pour être juste et équilibrer le propos, disons aussi qu'il est ahurissant, dans le contexte européen ultralibéral, de voir EDF obligée de vendre à faible coût l'énergie qu'elle produit à ses concurrents qui vont nous revendre plus cher ce qu'ils n'ont pas produit sous un argument fallacieux d'ouverture du marché.

Jihème | 13 décembre 2012 à 10h55
 
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Bonjour,

Il ne faut pas oublier que le photovoltaïque doit faire parti du mix énergétique.
L'éolien coûte cher en maintenance (Quasiment rien pour le photovoltaïque)et n'est pas fabriqué en France non plus .
C'est parce que EDF veut le monopole de l'énergie.


Comprenez bien que le but du photovoltaïque c'est de compléter d'autres énergies, il n'a jamais été question de tout remplacé par celui ci.

Julien | 14 décembre 2012 à 17h39
 
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M./Mme Jihème,

Le producteur d'électricité photovoltaïque n'a aucun intérêt à consommer sa propre production. Il la vend bien plus cher à EDF que celle qu'il achète à EDF...

Wackes Seppi | 15 décembre 2012 à 17h01
 
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Concernant l'électricité d'origine photovoltaïque il y un point dont je n'entends jamais parler: il s'agit de la sécurité
En effet une installation photovoltaïque peut générer une tension comprise entre 500V et 1000V DC selon la configuration des strings. Une telle tension est infiniment plus dangereuse que le traditionnel 250V AC que nous fournit EDF..... Et on met une telle installation entre les mains de particuliers qui n'ont aucune formation particulière pour savoir comment gérer un éventuel problème sur cette installation!!!!
Questions : en cas de besoin comment stoppe-t'on l'énergie électrique générée par les panneaux photovoltaïques? Il y a bien un coupe circuit à l'arrivée sur le convertisseur.... mais il est loin des panneaux!!! Cette question se pose en particulier en cas de début d'incendie; que font les pompiers dans ce cas???? Ils laissent tout brûler..... pas d'autre solution
Autre aspect de la sécurité concernant les techniciens d'ERDF: Avant il était facile de savoir où était l'arrivée de courant donc simple d'isoler une partie de ligne pour intervenir. Mais maintenant l'électricité peut venir de n'importe où, de n'importe quelle maison munie de panneaux photovoltaïques: bilan cela entraine une énorme complexification des plans des lignes électriques et une multiplication des précautions avant toute intervention!!!!Cela va nous coûter combien in fine , nous les utilisateurs.....
Un dernier point qui me gêne aussi : PDG de EDF-ENR ? Mr CAHUZAC frère......

JCC78 | 19 décembre 2012 à 17h19
 
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Bonjour,
je travaille dans le PV. Pourquoi se met-on au PV alors qu'il est plus cher ?
Question aussi mystérieuse que pourquoi dépense t-on autant d'énergie pour aller plus vite ... Je pense à mes enfants et suis responsable d'agir en répondant à une autre question plus cruciale pour moi. Que diront mes enfants pour leur avoir légué sans rien faire 57 centrales nucléaires qui représentent autant de danger potentiel et autant d'empreinte environnementale sans gestion à ce jour ?
Le progrès de demain ne se tient pas dans nos petites imaginations. L'économie d'un jour se transforme souvent en une stupidité du lendemain. Je suis heureux que nous changions de mode de réflexion sur l'énergie qui représente à coup sûr l'enjeu de notre siècle. Ce changement est aujourd'hui inabouti et il passe pour l'heure par les panneaux solaires au grand mépris de ceux qui regardent la modernité passer devant eux sans monter dans le train. Il passera demain par autre chose mais je gage que ce sera moins dangereux que le nucléaire et plus efficace que le PV actuel mais sans cette transition maladroite, rien ne se crée. Alors vive demain

gcbou | 19 février 2013 à 08h41
 
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