L’énergie produite par les panneaux solaires est entièrement propre et verte. Son utilisation est encouragée afin de réduire autant que possible l’émission de gaz à effet de serre (GES). Toutefois, la fabrication des panneaux solaires et leur acquisition ont un impact environnemental qui devient un sujet à controverse.
La vérité sur la fabrication des panneaux solaires
« La production de panneaux solaires est-elle réellement polluante ? » Telle est la question qui devient problématique et qui crée un grand débat. Il convient alors d’évoquer les éléments clé de leur fabrication afin d’avoir une idée claire du processus.
Le silicium : principal composant sous la loupe
Les matières premières qui composent les panneaux solaires sont l’aluminium pour le cadre, le plastique pour les capsules qui vont contenir les cellules, l’argent et le cuivre pour le câblage, le verre de protection et le silicium. Ce dernier est l’élément principal exploité dans la conception des cellules photovoltaïques, étant donné qu’il est autant semi-conducteur que photosensible. Ce matériau est présent en abondance dans la croûte terrestre, comme il constitue les 28 % de l’enveloppe de la planète. Néanmoins, il ne se trouve pas à l’état pur, mais nécessite une extraction à partir du sable et du quartz. Par la suite, il passe par un raffinage et c’est seulement après que le silicium cristallin soit obtenu.
L’extraction des matières premières en question
Les cellules des panneaux photovoltaïques sont créées à partir du silicium cristallin dont la source provient de la croûte terrestre. Les travaux d’extraction pour les obtenir ont un impact environnemental significatif, ce qui soulève la question sur le caractère écologique de l’énergie solaire. Cependant, comparé à la durée de vie de ces dispositifs (au moins de 25 ans) et au retour énergétique de 36 mois au maximum, il semble qu’elle compense cette pollution.
Le processus de production et son impact
La fabrication des panneaux solaires passe par plusieurs étapes techniques, dont :
- la production du silicium cristallin ;
- l’impression du circuit électrique à la surface ;
- la soudure des cellules photovoltaïques pour les interconnecter.
La production du silicium cristallin utilise beaucoup d’énergie, étant donné que les matériaux sont mis sous très haute température. Leur fonte favorise la cristallisation et l’obtention des lingots. La Chine est le pays qui fabrique le plus de silicium. Présentement, ces usines exploitent les énergies du réseau électrique, ce qui a certainement des conséquences sur l’environnement. Mais d’ici à quelques années, leur migration vers l’utilisation de l’énergie verte est envisagée, d’autant que le développement massif du solaire dans ce pays passe à une vitesse fulgurante.
Les idées reçues, concernant le fait que des « Terres rares » sont utilisées dans la conception des panneaux solaires, se sont révélées fausses. Effectivement, aucun des 17 minéraux (terres rares) ne se trouve parmi dans ces dispositifs. En réalité, il s’agit plutôt de « minéraux rares », et ces termes portent à confusion. Leur absence dans les panneaux photovoltaïques prouve alors que ces derniers ne sont pas néfastes pour l’écosystème. Il faut savoir que l’extraction des terres rares est extrêmement polluante, ce qui a provoqué ce sujet à controverse.
Transport et installation : quel coût carbone ?
Leur acheminement depuis les pays producteurs jusqu’à leur installation dans les bâtiments requiert de l’énergie. La connaissance de la quantité de dioxyde dégagé durant tout ce processus permet de mieux étudier son bilan carbone.
L’empreinte du transport depuis l’Asie
Les cellules et les panneaux photovoltaïques importés d’Asie sont acheminés par bateau. Il va sans dire que ce moyen de transport est fort polluant. Toutefois, lorsque l’analyse se porte sur chaque pièce transportée, le bilan carbone est assez faible. Par ailleurs, le fret maritime est aussi considéré lors de l’étude de l’impact environnemental de ces dispositifs. Sinon, de nombreux fabricants européens de panneaux existent désormais. En collaborant avec ces professionnels, la problématique reliée au transport n’a plus lieu d’être.
Les émissions liées à l’installation
Les chiffres énoncés par l’Agence de la transition écologique (ADEME) affirment qu’environ 43,9 gCO2e/kWh (grammes de CO2 par kilowatt-heure) sont dégagés par un module solaire. Pourtant, ces dettes énergétiques sont rapidement compensées puisque l’électricité produite est propre. Il faut compter deux à trois ans pour équilibrer la balance. Or, la durée de vie de ces dispositifs va bien au-delà de ces 36 mois. Au fil des années, l’empreinte carbone de chaque installation est grandement compensée.
Performance environnementale en fonctionnement
Au vu des études menées concernant leur bilan carbone et leur impact, les panneaux solaires sont bien écologiques. Leur fonctionnement, permettant de produire de l’énergie verte sur des années, a une performance positive.
Production d’énergie sans émission directe
Le soleil est la source exploitée par ces dispositifs. Le système photovoltaïque transforme les rayons en électricité, sans qu’il y ait un dégagement de carbone. Son utilisation favorise la transition vers l’énergie renouvelable et aide ainsi à faire face au changement climatique. D’autant que les ressources naturelles sont préservées et les polluants atmosphériques diminuent.
Comparaison avec les énergies fossiles
Les énergies fossiles proviennent de sources naturelles qui ne se renouvellent pas une fois épuisées, ce qui n’est pas le cas avec les panneaux photovoltaïques. Le soleil est intarissable et permet d’avoir de l’électricité verte et du chauffage propre.
En plus de consommer toutes les ressources, la combustion des énergies fossiles diffuse des particules néfastes, formant un smog polluant.
Quelle est la durée de vie réelle des panneaux ?
Normalement, ces dispositifs sont un bon investissement sur le long terme puisqu’ils peuvent rester fonctionnels entre 20 ans et 30 ans. Mais cette durée peut être optimisée et aller jusqu’à une quarantaine d’années lorsqu’ils sont installés convenablement et entretenus régulièrement. Lors de ces interventions, le bon fonctionnement et l’état des équipements (cellules photovoltaïques, tableau général, coffrets AC/DC et micro-onduleurs) sont contrôlés. Un nettoyage est aussi à prévoir afin d’éliminer les pollens, les feuilles, la pollution, les fientes d’oiseaux, les saletés et les poussières qui peuvent s’installer.
Performance garantie sur 25 ans minimum
Les panneaux solaires préservent leur efficience pendant au moins deux décennies, ce qui explique certainement les garanties offertes par les fabricants. Sinon, selon le modèle et la marque, une perte de puissance de l’ordre de 8,25 % est relevée après 25 ans d’utilisation. Un taux largement inférieur à celui préconisé par les constructeurs.
Facteurs influençant la longévité
Outre la pertinence de la pose et des maintenances, d’autres éléments peuvent avoir des impacts sur la durée de vie de ces dispositifs. Il s’agit de la qualité des dispositifs mis en place. Les matières premières exploitées dans leur conception ont des effets sur leur performance et leur longévité, pareillement pour les autres équipements qui composent le module.
Les produits de certaines technologies sont plus pérennes, tel le cas des panneaux monocristallins et polycristallins destinés à produire de l’électricité. Quant aux modèles solaires thermiques, ils sont moins durables.
Le recyclage : une fin de vie maîtrisée
Une fois leur cycle de vie bouclé, le recyclage des panneaux doit être programmé, étant donné qu’une grande partie de leurs composants est récupérable et réutilisable. La quantité importante de ces dispositifs requiert une politique bien ficelée pour traiter les modèles usagés.
Taux de recyclage actuel de 95 %
La majorité des panneaux solaires sont recyclés actuellement puisque la quantité prise en charge est de 95 % sur le territoire national. Un résultat encourageant qui est issu de la mesure DEEE (Déchets d’équipements électriques et électroniques) qui contraint les fabricants à contribuer massivement au traitement des dispositifs usagers.
Bilan carbone global : les chiffres clé
Quelques valeurs indicatives permettent de statuer réellement sur le bilan carbone global de l’énergie solaire. En effet, le côté décarboné de l’électricité ou du chauffage a un revers inquiétant du fait que le transport, la fabrication du module, et même le recyclage des panneaux émettent une quantité importante de GES.
Temps de retour énergétique
Indiqué aussi par le terme TRE, il s’agit de la durée pendant laquelle le panneau produit la quantité d’énergie équivalente à celle qui a été utilisée lors de sa conception. Une fois cette période terminée et la dette énergétique compensée, le dispositif génère de l’électricité et du chauffage propres. Ce TRE est d’environ 18 mois en Europe, ainsi pour les 30 ans (durée de vie minimum) à venir, le panneau fournit un surplus d’énergie verte.
Émissions évitées sur la durée de vie
Les énergies nucléaires et renouvelables sont celles qui ont le plus faible taux de dégagement de carbone. Si le mix électrique regroupe ces deux sources, le photovoltaïque n’est pas vraiment pertinent. Le calcul des émissions de gaz évitées s’effectue alors à partir de l’énergie thermique à base de gaz et de charbon. Si tel est le cas, le photovoltaïque ou l’éolien évite le dégagement de 480 gCO2/kWh pour chaque kWh produit (référence en 2019), soit un total de 22 millions de tonnes de gaz carbonique pour 46 TWh en Europe. La France est épargnée de 5 millions de tonnes de CO2.
Dans le cas où la programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) serait bien respectée, 238 gCO2eq/kWh net peuvent être évités en 2030.
Est-ce que les panneaux solaires sont renouvelables ?
Un produit est considéré renouvelable lorsque les sources ou les matières premières avec lesquelles il a été fabriqué se renouvellent naturellement. Pour pouvoir statuer sur les panneaux solaires, il convient de se pencher sur chaque élément qui les compose.
- Le verre fait partie de l’élément principal qui forme ces dispositifs. Fabriquée à partir du sable ou de minéraux qui ne se renouvellent pas, cette matière est considérée non renouvelable, bien qu’elle soit recyclable.
- Le silicium cristallin est obtenu à partir du sable et du quartz, qui sont des éléments qui ne se reforment pas naturellement. De ce fait, il n’est pas renouvelable, pourtant, il peut être réutilisé quatre fois.
- Bien que l’argent et le cuivre ne soient présents dans les panneaux qu’en quantité infime, ils sont toujours pris en compte. Ces deux métaux rares sont épuisables.
- Le plastique est conçu à partir de gaz naturel et de pétrole qui sont des ressources tarissables. Mais, au même titre que les matériaux cités supra, il est aussi recyclable.
- L’aluminium est un métal extrait de la terre et ne se renouvelle pas. Toutefois, il est entièrement recyclable et durable, ce qui favorise l’économie circulaire.
En somme, les panneaux solaires ne sont pas renouvelables, mais la bonne nouvelle est qu’ils sont recyclables.
Quel est l’impact des panneaux solaires sur l’environnement et la pollution ?
A priori, l’énergie solaire produite par ces dispositifs est propre et n’a aucun impact négatif sur l’écosystème et l’atmosphère. Inversement, le processus de fabrication des panneaux solaires, allant de l’extraction à l’installation finale, a des conséquences sur l’environnement, notamment en Chine. Les dettes énergétiques des étapes de conception sont normalement compensées sur les premières années de fonctionnement.
Mais la situation réelle en Chine, pays producteur de silicium cristallin, est tout autre. Pendant cette dernière décennie, une pollution d’une proportion excessive a été dénoncée. Elle est causée principalement par le raffinage du silicium (bains d’acide) et par le rejet d’une quantité astronomique de poudre de cet élément chimique. À ces faits, s’ajoutent les conditions de travail déplorables des salariés en Chine.
Cependant, le bilan carbone s’est évolué positivement. De 1990 à 2017, il est passé de 16 g/Wc à 4 g/Wc. La situation s’est beaucoup améliorée, et l’Europe espère atteindre la neutralité carbone.
Maximiser l’impact positif de son installation
Pour optimiser la capture des rayons solaires à transformer en énergie, certains faits doivent être vus de près. Il s’agit de l’emplacement et des interventions à effectuer tout au long de la vie du dispositif.
Choix optimal de l’emplacement
Les panneaux solaires ne s’installent pas n’importe où ni n’importe comment. Leur emplacement est stratégique, dans la mesure où son exposition et l’environnement autour jouent un rôle primordial. Idéalement, ils doivent être orientés plein sud, avec une inclinaison de 30° à 35°, de cette manière, les rayons sont perpendiculaires aux capteurs. Le ciel doit être bien dégagé, il ne faut pas qu’il y ait des obstacles ni de l’ombre.
Maintenance et entretien écologique
L’entretien consiste au nettoyage de la surface à l’aide d’une raclette ou d’un chiffon doux non-pelucheux. Si besoin, il est possible d’utiliser des jets d’eau tiède déminéralisée afin de déloger les taches qui s’incrustent.
Quant à la maintenance, il s’agit de vérifier l’état et le bon fonctionnement des éléments qui forment le module, tels que la batterie, l’onduleur et autres. Le mieux est de signer un contrat de maintenance avec le fournisseur pour veiller à la pérennisation de l’installation. Ces détails peuvent être vus dans les termes relatifs aux garanties et aux services après-vente.
L’avenir des panneaux photovoltaïques
Le soleil est une ressource inépuisable, c’est pourquoi l’exploitation de ses rayons est encouragée. Les recherches continuent afin de réduire autant que possible l’impact des panneaux solaires.
Innovations pour réduire l’impact environnemental
Les innovations autour des panneaux solaires, dans l’objectif de diminuer leur impact sur l’écosystème, sont avancées. Certaines sont encore en cours d’expérimentation, mais les plus palpables sont les modèles bifaces. Le recto capte les rayons du soleil et le verso récupère la lumière réfléchie des différentes surfaces.
L’autre innovation qui permet de minimiser les effets des centrales solaires sur la biodiversité et les habitats naturels est les installations flottantes. Il s’agit de placer les centrales sur les plans d’eau, comme les canaux d’irrigation, les réservoirs et les lacs.
Vers une production plus locale
Il est préférable de prioriser la production sur le territoire national, ou du moins en Europe. Le dégagement de GES lié au transport maritime est aussi évité. Le bilan carbone affiché par une production locale s’améliore par rapport à l’empreinte des dispositifs importés.
