Impact panneau solaire sur l'environnement
Nous avons analysé l’intégralité du cycle de vie des panneaux solaires afin de déterminer précisément leur impact sur l’environnement :
- Fabrication ;
- Transport ;
- Présence de terres rares ;
- Panneau solaire et recyclage ;
- Bilan carbone ;
- Temps de retour énergétique d’un panneau solaire ;
- Et bien plus.
Si vous voulez savoir une bonne fois pour toute si les panneaux solaires sont vraiment écologiques ou une escroquerie, alors vous êtes au bon endroit.
Fabrication et transports des panneaux
Où sont fabriqués les panneaux solaires ?
La majorité des panneaux solaires est aujourd’hui fabriquée en Chine.
Et cela ne date pas d’hier.
Déjà en 2016, 60 % de la production mondiale de panneaux solaires était réalisée là-bas.
Il y a plusieurs raisons à cela.
La première est liée au fait que la Chine possède un vrai savoir-faire en matière de production de panneaux photovoltaïques.
En effet, le pays est l’un des seuls à investir massivement dans l’énergie photovoltaïque dès le début des années 2000 avec plusieurs objectifs :
- Développer un secteur économiquement prometteur ;
- Créer des millions d’emplois à travers le pays ;
- Et devenir plus indépendant en matière d’énergie.
Cette stratégie s’est avérée payante puisque la majorité des fabricants de panneaux solaires sont des marques chinoises.
La seconde raison qui explique que les panneaux solaires sont généralement fabriqués en Chine est d’ordre logistique, la matière première nécessaire à leur fabrication se trouvant déjà sur place.
Hé oui : la silice dont est issu le silicium y est présente en grande quantité.
Or aujourd’hui, près de 90 % des panneaux solaires photovoltaïques du marché sont fabriqués à partir de silicium cristallin.
La fabrication d’un panneau solaire est-elle énergivore ?
La fabrication des panneaux solaires nécessite plusieurs étapes : fabrication du silicium, impression du circuit électrique, connexion des cellules photovoltaïques…
Cela demande une quantité d’énergie importante, notamment pour faire fondre le verre et cristalliser le silicium.
Malheureusement, les usines chinoises sont encore rarement équipées de panneaux photovoltaïques. Cela dit, l’énergie utilisée sur le réseau électrique chinois tend à devenir de plus en plus verte.
Hé oui : l’énergie solaire se développe en Chine beaucoup plus rapidement que dans le reste du monde.
Ainsi en 2018, le pays concentrait 35 % de la puissance solaire photovoltaïque mondiale installée !
Cela est notamment dû à la construction de nombreuses grandes centrales solaires.
La part d’énergie photovoltaïque dans le mix énergétique chinois augmente ainsi chaque année :
| Années | Production (GWh) | Accroissement | Part production électrique |
|---|---|---|---|
| 2008 | 152 | 0,004 % | |
| 2009 | 279 | +84 % | 0,01 % |
| 2010 | 699 | +151 % | 0,02 % |
| 2011 | 2 604 | +273 % | 0,06 % |
| 2012 | 6 344 | +144 % | 0,13 % |
| 2013 | 15 451 | +144 % | 0,28 % |
| 2014 | 29 195 | +89 % | 0,51 % |
| 2015 | 44 782 | +53 % | 0,76 % |
| 2016 | 75 256 | +68 % | 1,21 % |
| 2017 | 130 687 | +74 % | 1,97 % |
| 2018 | 177 600 | +36 % | |
| 2019 | 224 300 | +26 % |
Source : Agence internationale de l’énergie, septembre 2019
Autrement dit, il est certain que l’énergie utilisée pour fabriquer les panneaux solaires sera de plus en plus issue des énergies renouvelables.
De plus, les processus de fabrication des panneaux solaires évoluent chaque année. Ils sont de plus en plus performants et moins énergivores.
Panneau solaire et terres rares
De nombreuses personnes pensent que la fabrication des panneaux solaires nécessite des terres rares.
De quoi s’agit-il ?
Le terme de “terre rare” désigne très précisément 17 minéraux très utilisés dans la conception de produits de haute technologie (électroniques, magnétiques…).
Le problème, c’est que l’extraction des terres rares est extrêmement polluante puisqu’elle rejette de nombreux éléments toxiques dans l’environnement : métaux lourds ou acide sulfurique par exemple.
Mais quelles sont les terres rares utilisées pour la fabrication des panneaux photovoltaïques ?
La réponse est simple : AUCUNE !
Hé oui : pour fabriquer les panneaux photovoltaïques au silicium cristallin, qui représentent plus de 90 % du marché mondial des panneaux solaires, aucune terre rare n’est utilisée.
Les personnes pensant que les panneaux solaires sont fabriqués à partir de terres rares font donc erreur.
D’où vient cette erreur ?
Elle est probablement liée à l’utilisation de l’argent, du bore ou du phosphore, pour doper le silicium ou pour augmenter sa conductivité, lors de la fabrication des panneaux photovoltaïques.
Bien que présentes en quantités assez limitées, ces ressources ne sont absolument pas des “terres rares”.
Qu’en est-il pour les autres panneaux solaires ?
Ils utilisent la technologie CIGS.
Cette abréviation regroupe les éléments chimiques du cuivre, de l’indium du gallium et du sélénium.
Là non plus, il ne s’agit pas de terres rares mais seulement de métaux plus rares que les autres.
Les panneaux utilisant cette technologie représentent moins de 10 % du marché.
Une fois encore, il ne s’agit pas de terres rares.
Durée de vie des panneaux
Quelle est la durée de vie d’un panneau photovoltaïque ?
Beaucoup de gens pensent “Les panneaux ont une durée de vie de 10 ans”.
Là encore, c’est faux !
En réalité, cette idée reçue vient du fait que les panneaux étaient auparavant garantis 10 ans.
Mais non seulement cette garantie s’étend aujourd’hui souvent sur 25 à 30 ans mais même passée cette date, les panneaux solaires continuent de fonctionner encore de nombreuses années !
Et pour preuve : la première installation photovoltaïque européenne produit encore de l’électricité, alors qu’elle fonctionne depuis 1982.
Une étude réalisée en 2017 par la Haute école spécialisée bernoise va également dans ce sens.
Elle indique que seul 1 % des 10 000 modules de la centrale électrique de Mont-Soleil a dû être remplacé depuis sa création en 1992.
Et ce, principalement à cause de bris de glace du fait du climat extrême.
Les professionnels du secteur estiment aujourd’hui que la durée de vie d’un panneau solaire correctement entretenu est d’au moins 40 ans.
Investir dans une installation solaire, c’est donc bénéficier d’une énergie propre pendant longtemps.
Recyclage panneau solaire
Les panneaux solaires peuvent donc fonctionner 40 ans.
Mais que se passe-t-il ensuite ? Ils sont jetés à la poubelle ? Voire incinérés ?
Pas du tout : ils sont tous simplement recyclés.
Pour mieux comprendre, regardons de plus près leur composition.
Un panneau solaire photovoltaïque est composé :
- d’aluminium, qui constitue le cadre ;
- de verre, qui représente entre 75 et 80 % du panneau ;
- de cellules photovoltaïques, elles-mêmes composées de silicium cristallin ;
- d’un film plastique ;
- et de connexions en cuivre et/ou en argent.
Une fois séparé et trié, chaque composant est acheminé dans sa propre filière de recyclage :
- le verre est recyclable à l’infini et est utilisé pour fabriquer des emballages en verre, de la fibre de verre ou encore des produits d’isolation ;
- l’aluminium est également recyclable à l’infini et est utilisé pour constituer de nouveaux objets, comme des cannettes par exemple ;
- le silicium peut être réutilisé jusqu’à 4 fois, pour fabriquer de nouvelles cellules photovoltaïques notamment ;
- le cuivre et l’argent sont fondus pour être réutilisés ;
- seul le plastique ne peut être recyclé.
Au final, près de 95 % du panneau est recyclé.
L’énergie solaire ne produit donc presque aucun déchet.
Le recyclage des panneaux solaires est réalisé par Soren, un éco-organisme à but non-lucratif, créé par les acteurs de l’industrie photovoltaïque.
Il est financé grâce à l’éco-participation puisqu’en France, les fabricants, importateurs, distributeurs ou propriétaires de panneaux solaires payent une redevance.
Son montant diffère selon le type de panneaux solaires ainsi que son poids.
En moyenne, cette redevance est de 0,70 € par panneau.
Grâce à elle, Soren a mis en place des points de collecte gratuits partout en France, pour récupérer les panneaux arrivés en fin de vie, puis les recycler.
Quel est le bilan carbone d’un panneau solaire ?
Le bilan carbone est l’ensemble des émissions, directes et indirectes, des gaz à effet de serre d’une activité ou d’un site.
Pour connaître le bilan carbone exact d’un panneau photovoltaïque, nous devons prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre émises :
- lors de sa fabrication ;
- lors de son transport de la Chine vers la France ;
- lorsqu’il produit de l’électricité ;
- et enfin lorsqu’il est traité, en fin de vie.
Nous avons vu dans le premier chapitre de ce guide que presque tous les panneaux solaires sont fabriqués en Chine.
Une fois fabriqués, il faut donc les transporter jusqu’en France.
Cela se fait le plus souvent par d’immenses bateaux, qui émettent du CO2.
Grâce à sa taille imposante, chacun de ces bateaux transporte plusieurs tonnes de panneaux solaires entre la Chine et l’Europe.
La pollution individuelle de chaque panneau lors du transport est donc minime.
Des cargos électriques sont aujourd’hui à l’étude pour diminuer l’impact environnemental du transport des panneaux.
Notons que le problème ne disparaîtrait pas avec des panneaux assemblés en France : la silice extraite en Chine aurait de toute façon besoin d’être acheminée jusqu’à chez nous.
Une fois arrivés en France, les panneaux sont installés sur les toitures ou au sol et produisent de l’électricité pendant plusieurs dizaines d’années.
Puis arrivés en fin de vie, ils sont recyclés, comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent.
Alors au final, à combien s’élève le bilan carbone d’un panneau photovoltaïque ?
Avant toute chose, il est nécessaire de connaître l’unité créée par le GIEC qui permet de comparer l’impact des différents gaz à effet de serre sur le réchauffement climatique et de cumuler leurs émissions.
Cette unité, c’est l’équivalent CO2, notée eqCO2 (ou CO2eq en anglais).
Concrètement, l’équivalent CO2 correspond, pour un gaz à effet de serre, à la quantité de dioxyde de carbone (CO2) qui aurait la même capacité à retenir le rayonnement solaire.
Ainsi, plus l’équivalent CO2 est élevé, plus l’impact sur l’environnement est négatif.
Revenons-en au bilan carbone de nos panneaux photovoltaïques.
Si l’on prend en compte l’ensemble de la durée de vie d’un panneau solaire (fabrication, transport, fonctionnement, recyclage), un kWh produit par un panneau photovoltaïque sur toiture émet en moyenne 41 geqCO2 par kWh, d’après ce rapport du GIEC.
D’après ce même rapport, un kWh produit par une centrale à charbon émet en moyenne 820 geqCO2 par kWh et 12 geqCO2 pour les centrales nucléaires.
Mais ne pensez pas que le nucléaire est plus écologique que le photovoltaïque !
Car malgré ce bon bilan carbone, le nucléaire pose de nombreux problèmes en matière d’environnement, notamment concernant la gestion de ses déchets.
C’est bien simple : en 2021, on ne sait toujours pas comment traiter les milliers de mètres cubes de déchets nucléaires.
Pour l’instant, les solutions consistes à les entreposer pendant plusieurs centaines de milliers d’années pour les plus dangereux d’entre eux, le temps qu’ils deviennent moins nocifs pour l’Homme et l’environnement.
Certains types de déchets radioactifs jugés les moins dangereux sont encore à ce jour purement et simplement déversés dans la mer, comme c’est le cas depuis le site de retraitement de la Hague.
De plus, l’extraction de l’uranium, à la réaction qui provoque de l’énergie dans une centrale nucléaire, est particulièrement nocive pour l’environnement (pollution de vastes étendues, contamination des plantes, animaux et êtres humains…).
Sans parler des accidents nucléaires, qui sont bien souvent des catastrophes écologiques et humaines (cancers, déplacement des familles habitant dans les zones sinistrées, etc)
Bref, le nucléaire bénéficie d’un bon bilan carbone mais son bilan écologique plus global est bien moins bon que celui du photovoltaïque.
Reconcentrons-nous sur le solaire justement !
Grâce aux progrès et aux nombreuses recherches du domaine photovoltaïque, les panneaux solaires remboursent leur dette énergétique de plus en plus rapidement !
Hé oui : au cours de sa vie, un panneau solaire produit bien plus d’énergie que celle nécessaire pour sa fabrication.
Par exemple, en 1992 un panneau situé en France remboursait sa dette énergétique en 5 ans.
Aujourd’hui, ce même panneau la rembourse en moyenne en seulement un an et demi !
Cela dépend notamment de sa situation géographique, de son orientation et de son inclinaison.
Outil complet pour mesurer précisément l’impact environnementale de l’énergie photovoltaïque
Nous venons de le voir dans le chapitre précédent : d’après un récent rapport du GIEC, un kWh produit par un panneau photovoltaïque sur toiture émet en moyenne 41 geqCO2 par kWh.
Mais pourquoi “en moyenne” ?
En fait, l’empreinte carbone d’une installation solaire dépend d’un grand nombre de facteurs : la production annuelle de l’installation photovoltaïque, la durée de vie des modules, le contenu CO2 du mix électrique utilisé pour la fabrication de l’ensemble de l’installation…
Or, tous ces facteurs varient d’une installation solaire à une autre et sont soumis à une incertitude : il est alors impossible de quantifier avec précision l’impact environnemental de votre installation solaire.
C’est pour cela que l’ADEME (l’Agence de la transition écologique), le consortium Armines–Mines ParisTech et Engie Lab Crigen ont mis au point un outil permettant de mesurer plus précisément l’impact environnemental du solaire photovoltaïque.
Cet outil gratuit présente l’intervalle de confiance sous forme de distribution de probabilité.
Vous pouvez ainsi choisir le type d’impact environnemental que vous souhaitez analyser (changement climatique, épuisement des ressources, qualité de l’air…) et indiquer les paramètres de votre installation solaire (productible annuel, efficacité de vos modules…).
Vous connaissez ensuite le détail de l’impact environnemental de votre installation solaire.
Voici par exemple l’impact sur le changement climatique pour une installation solaire (avec les paramètres par défaut de l’outil*) :
(*les paramètres par défaut de l’outil utilisent “une distribution statistique prédéfinie (proche de l’état actuel de la technologie et du marché)”.)
Comment lire les résultats ?
- En moyenne, 1 kWh d’électricité produit par une installation photovoltaïque émet 37,1 geqCO2 ;
- Il y a 50% de chances que le résultat soit inférieur à 36,7 geqCO2 ;
- Il y a 10% de chances que le résultat soit inférieur à 32,6 geqCO2 par kWh ;
- Il y a 90% de chances que le résultat soit inférieur à 42,4 geqCO2 par kWh.
Conclusion
Nous arrivons maintenant à la fin de ce guide.
Alors, que faut-il en retenir ? Quel est le véritable impact des panneaux solaires sur l’environnement ?
Lorsqu’ils produisent de l’électricité, les panneaux solaires ne rejettent aucun polluant.
La fabrication, le transport et le recyclage d’un panneau photovoltaïque ont un impact très faible sur l’environnement.
Ainsi, au cours de sa vie, un panneau solaire produit bien plus d’énergie que celle nécessaire à sa fabrication.
Son impact sur l’environnement est donc positif.
Bref, investir dans une installation solaire, c’est faire un bon geste pour la planète.
FAQ
La fabrication des panneaux solaires est-elle énergivore ?
La fabrication des panneaux solaires demande une quantité d’énergie importante, notamment pour faire fondre le verre et cristalliser le silicium.
Or, les usines chinoises qui les fabriquent sont encore peu nombreuses à être équipées de panneaux solaires : elles utilisent donc rarement de l’électricité renouvelable pour produire les panneaux.
Mais heureusement, un panneau solaire produit bien plus d’énergie renouvelable que celle nécessaire à sa fabrication.
Quel est le bilan carbone d’un panneau photovoltaïque ?
En prenant en compte la fabrication du panneau, son transport jusqu’en France, son fonctionnement puis son recyclage, on estime qu’un panneau photovoltaïque rejette 41 grammes de CO2 par kWh produit.
A titre de comparaison, un kWh issu d’une centrale à charbon rejette 820 grammes de CO2 par kWh (en prenant en compte toute la durée de vie de la centrale).
Est-ce que les panneaux solaires peuvent être recyclés ?
Oui ! Les panneaux photovoltaïques au silicium cristallin (soit 90 % des panneaux solaires) sont recyclés.
C’est Soren, un éco-organisme à but non-lucratif qui est chargé de leur collecte et de leur recyclage.
Le quota moyen de recyclage d’un panneau photovoltaïque atteint aujourd’hui 94,7 % : seul le plastique contenu dans le panneau est brûlé.
Quelle est la durée de vie d’un panneau photovoltaïque ?
Aujourd’hui, on estime que la durée de vie d’un panneau solaire est de 40 ans.
A ne pas confondre avec la durée de garantie d’un panneau, qui est généralement de 25 ans.