Le vrai du faux sur l'énergie solaire

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L'énergie photovoltaïque

L'énergie solaire n'est intéressante que dans le Sud de la France

Ensoleillement annuel en France (en kWh/(m².an)

FAUX

L'intérêt économique d'une installation est défini par trois paramètres : la quantité d'énergie produite par les panneaux photovoltaïques, la valeur financière de cette électricité et le coût du système pendant sa durée de vie.

La quantité d'énergie produite dépend essentiellement de l'ensoleillement, du positionnement des panneaux photovoltaïques mais aussi de la température environnante. En effet, le rendement diminue avec l'augmentation de la température. Certes en France Métropolitaine l'ensoleillement est plus important dans le Sud, mais la température moyenne y est plus élevée. La perte de rendement est estimée 0,4 % par °C[1], soit une différence de 4,88% entre la ville la plus froide (Mouthe (25), moyenne annuelle : 6,3 °C) et la ville la plus chaude (Menton-Obs (06), moyenne annuelle : 17,3 °C) de la Métropole, et ce sans prendre en compte l'échauffement des modules photovoltaïque dû à l'ensoleillement plus élevé.

La rentabilité d'un système photovoltaïque dépend également du coût du système et de sa valeur financière. En France, le prix de l'électricité du réseau national est relativement bas comparé aux autres pays. Toutefois, depuis la loi du 10 février 2000, EDF a l'obligation de racheter l'électricité produite par les installations photovoltaïques selon des tarifs définis par la CRE (Commission de Régulation de l’Énergie). Afin de comparer la rentabilité d'un système photovoltaïque selon l'ensoleillement, nous allons poser les hypothèses suivantes :

  • Puissance de l'installation : 3 kWc
  • Orientation : 0°C Sud
  • Inclinaison des modules : angle optimal
  • Ensoleillement : local
  • Masque : non
  • Coût de l'installation : 10094 € H.T, soit 11103,4 € T.T.C avec la TVA à 10% [2]
  • Type d'intégration : intégré au bâti
  • Tarif de rachat Avril 2014 (sans bonifications): 27,94 c€ [3]
Lille Paris Brest Strasbourg Lyon Bordeaux Perpignan Marseille
Production annuelle (en kWh/an)[4] 3010 3220 3300 3350 3680 3910 4440 4500
Revenus annuels (en €/an) 841 900 922 936 1028 1092 1241 1257
Rentabilité (en années) 13,2 12,3 12,0 11,9 10,8 10,2 8,9 8,8

La durée de vie d'un panneau photovoltaïque est supérieure à 20 ans, habituellement les constructeurs garantissent une baisse de la production maximale de 20%. Même pour la ville la moins ensoleillée (ici Lille), le système est rentabilisé au bout de 13 ans, et continue à produire au moins 7 années supplémentaires, ce qui reste tout de même intéressant. Enfin, il reste primordial de réfléchir au type d'énergie que vous souhaitez produire ou consommer. Voulez-vous plutôt gagner de l'argent ? Voulez-vous vivre dans un environnement plus durable ? Parfois nous devrions penser à rester patient, à prendre notre temps.

 

Le photovoltaïque pollue

Photovoltaique Fleur.jpg

VRAI et FAUX

Stupéfaction le 18 avril 2011, lors de l'émission Complément d'enquête, notre ministre de l'écologie annonce : "un panneau solaire c'est polluant, qu'il faut beaucoup d'énergie pour le fabriquer, il faut du silicium, donc des mines..."[5].

Nous aimerions lui répondre : OUI, c'est vrai ! La seule énergie qui ne pollue pas, c'est celle que l'on ne consomme pas !

Pouvons vivre dans un monde sans énergie ? Cela ne semble ni viable, ni souhaitable. Cette énergie dont nous avons besoin, quelle que soit sa forme, pollue ! Les énergies fossiles génèrent des gaz à effets de serre et souillent nos terres, l'énergie hydraulique modifie les écosystèmes, l'énergie nucléaire contamine des régions entières.

Et l'énergie photovoltaïque dans tout ça ? Elle nécessite la fabrication de modules photovoltaïques et d'autres appareils électroniques. L'impact d'une énergie est complexe à analyser. Pour être le plus objectif possible, il faut comparer un à un les impacts environnementaux générés pour une même unité d'énergie produite.
L'impact le plus communément étudié est le dérèglement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre. Il convient d'analyser ces émissions tout au long de la durée de vie de l'équipement de production.

Le graphique ci-dessous tiré du Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (le GIEC) représente les émissions de gaz à effet de serre pour chaque énergie en "gramme équivalent carbone" par kWh d'électricité produite [6]:

Émissions de gaz à effet de serre de chaque énergie en gCO2eq / kWh.

Comme nous pouvons le constater, l'énergie photovoltaïque produit peu de gaz à effet de serre au cours de sa durée de vie, comparé à d'autres sources d'énergie.

Pour plus d'informations, vous pouvez retrouver l'article Solarpedia consacré au Bilan carbone des filières photovoltaïques.

Les impacts environnementaux sont en partie générés lors de la phase de fabrication, en fonction des matériaux et des procédés choisis, cela est d'autant plus vrai pour les énergies renouvelables. En ce qui concerne l'énergie photovoltaïque, les impacts environnementaux dépendent de la technologie utilisée.

Pour l'ensemble des modules photovoltaïques, on retrouve un cadre aluminium, un vitrage en verre, et les connexions entre cellules (en aluminium). Ces éléments ne présentent pas de toxicité particulière et sont depuis longtemps facilement recyclables.

Ensuite, l'impact dépend de la technologie :

- Près de 85% des modules photovoltaïques du marché sont à base de silicium, l'un des éléments les plus abondants de la croûte terrestre que l'on retrouve dans le sable et le verre et qui ne présente aucune toxicité.

- la deuxième technologie la plus utilisée (13% du marché) est le tellurure de Cadmium (CdTe). Ce composant est quant à lui considéré comme cancérigène toxique par l'Union Européenne. Cette toxicité est encore assez méconnue, mais face à l'utilisation importante de ce composant dans l'industrie photovoltaïque, les autorités et organismes intensifient les recherches. Toutefois, si le tellurure de Cadmium est encapsulé comme c'est le cas dans les modules, il ne présente pas de danger. Il reste alors à ce que la filière de recyclage de ces modules soit correctement pensée pour que ce composant ne se retrouve pas perdu dans l'environnement.

- enfin, les 3% à 5% des autres modules photovoltaïques sont à base de CIGS, cellules organiques ou AsGa. Les deux premières technologies utilisent des matériaux supposés inertes pour l'environnement. Les modules à base d'Arséniure de Gallium (AsGa) contiennent quant à eux de l'Arsenic dont les propriétés toxiques sont connues. Toutefois, avec son rendement très élevé, cette technologie est presque exclusivement réservée au domaine spatial pour l'alimentation des satellites.

Dès 2007, un ensemble de fabricants se sont regroupés autour de PV Cycle pour organiser la collecte et le recyclage des modules en fin de vie. Depuis, quelques organismes de collecte se partagent le recyclage des modules.

Depuis février 2014, le recyclage des panneaux photovoltaïques rentre dans la directive européenne DEEE. Chaque État membre est tenu de réglementer le recyclage des déchets provenant des panneaux photovoltaïques[7].

Voici quelques organismes de recyclage :

Selon PV Cycle, près de 80% de la masse d'un module est recyclée.[10]


Pour plus d'informations, vous pouvez retrouver l'article Solarpedia consacré au recyclage des panneaux photovoltaïques.

 

Il faut plus d'énergie pour fabriquer un système photovoltaïque qu'il n'en produira pendant sa vie

Limites du système pour l’analyse du cycle de vie

FAUX

Un système photovoltaïque composé de modules, d'onduleurs et d'autres accessoires électriques est-il énergétiquement rentable ? Pour répondre à cette question, il convient de connaître l'énergie utilisée pendant sa fabrication et l'énergie qu'il va produire tout au long de sa durée de vie.

D'après une étude réalisée par HESPUL[11], une installation photovoltaïque nécessite en moyenne 2500 kWh/Wc.

En prenant en compte une durée de vie tout à fait réaliste de 20 ans comme peuvent le garantir les fabricants et mieux encore les "anciennes installations"[12], un ensoleillement moyen de 1200 kWh/m²/an (correspondant à un ensoleillement à Paris), une installation photovoltaïque produit en moyenne 1130 kWh par an, soit 22 600 kWh sur 20 ans.

Un simple calcul ( 22 600 / 2500 = 2,21 ) nous montre qu'une installation est capable de produire 9 fois plus d'énergie qu'elle n'en a eu besoin pour sa fabrication !

A ce jour, le fabricant REC revendique même fabriquer des modules dont la rentabilité énergétique est assurée dès la première année [13]!

Pour plus d'informations, vous pouvez retrouver l'article Solarpedia consacré au Temps de retour énergétique des filières photovoltaïques.

 

L'énergie photovoltaïque ne remplacera jamais le nucléaire

Le parc nucléaire dans le scénario négaWatt (en TWh)

VRAI

... mais un consortium d'énergie durable le peut !

L'énergie photovoltaïque a l'inconvénient d'être une énergie intermittente disponible seulement la journée, tout comme l'énergie nucléaire ne peut s'adapter à la variabilité de la consommation d'électricité. Ainsi, chaque réseau électrique a besoin de plusieurs sources de production d'électricité complémentaires entres elles. C'est dans cet esprit que le réseau négaWatt a modélisé le remplacement des énergies fossiles et fissiles à l'horizon 2050 par des énergies durables.


Avec une certaine volonté politique il est tout à fait possible de se passer du nucléaire d'ici 20 ans. D'après le Scénario négaWatt 2011, la fermeture du parc nucléaire est réalisable si l'on suit les trois phases suivantes (Source : Scénario négaWatt 2011[14]):

  • Dans la première phase, la surcapacité du parc actuel et les réserves d'exportation permettent de fermer rapidement les réacteurs les moins sûrs, en commençant par les plus anciens : jusqu'à 3 500 MW de capacité sont ainsi fermés chaque année.
  • Le rythme de fermeture se stabilise ensuite à un niveau plus modéré et régulier de 2 500 MW par an environ, ce qui est essentiel pour permettre aux renouvelables de prendre le relais sans-à-coups dans leur dynamique industrielle.
  • Enfin, le rythme s'accélère à nouveau dans les dernières années, où jusqu'à 4 000 MW par an sont fermés : il s'agit, même si cela peut toucher les réacteurs les plus récents avant leurs 40 ans, de gérer la fin du repli industriel.
 

Pourquoi remplacer le parc nucléaire alors que le coût de l'électricité produite est compétitif ? En effet, Selon la Cour des Comptes, la poursuite du programme nucléaire français avec les investissements qui incombent permet la production d'électricité à un coût compris entre 37,9 cts et 54,2 cts du MWh [15] :

Cout Nucleaire 2025.png

Par comparaison, une étude réalisée par l’association européenne de l’industrie photovoltaïque (EPIA) et le cabinet AT Kearney donne coût de production de l'électricité photovoltaïque compris entre 130 cts et 290 cts du MWh[16].

Toujours selon cette étude, le coût de production du kWh photovoltaïque sera presque divisé par 2 en 2020, compte tenu de la baisse extraordinairement rapide des coûts de fabrication des composants. La méthode s’appuie sur le retour d’expérience des 40 dernières années et sur les projections de l’industrie. Ces dernières années, le prix du PV a chuté de 20% à chaque fois que le volume cumulé de panneaux vendus a doublé.

Ainsi en 2020, le coût de l'électricité photovoltaïque sera compris entre 80 cts et 180 cts du MWh :

La baisse du coût de production de l'électricité photovoltaïque d'ici 2020 par segment

A ce rythme, le coût de production du kWh photovoltaïque à 54 cts sera atteint dès 2027. Ainsi l'énergie photovoltaïque sera aussi compétitive que l'énergie nucléaire, mais avec certains risques en moins.

Enfin, il est important de comprendre les avantages sociétaux de l'utilisation du solaire photovoltaïque dans notre mix énergétique. En cette période de crise, la création d'emplois est rare, les entreprises réduisent leurs effectifs ou délocalisent leurs services pour améliorer leur compétitivité. La création de centrales photovoltaïques ne suit pas ce schéma. Le contenu emploi de la filière est de très loin supérieur à celui des énergies conventionnelles avec entre 0,3 et 1,4 emploi par GWh produit, contre 0,1 et 0,2 pour les énergies fossiles ou nucléaires [17] :

Emplois pour différentes filières de production d'électricité.

Pour conclure, l'énergie photovoltaïque, avec un coût compétitif dans moins de 15 ans, des risques en moins et un taux de création d'emplois supérieur porte sérieusement atteinte à la filière nucléaire. Combiné avec les autres énergies renouvelables, le solaire photovoltaïque a tout pour nous amener dans une ère post-nucléaire !

 

Notes et références

  1. Facultés Universitaires Notre-Dame de la Paix, Namur - Travail sur les panneaux photovoltaïques - LANGUY Fabian:[1]
  2. Coût de l'installation moyen constaté pour une installation de 3kWc d'après les devis sérieux déposés sur le Forum Photovoltaïque entre le 1er janvier 2014 et le 31 mai 2014 - Forum-photovoltaique.fr - Avis et aide sur devis (raccordé réseau):[2]
  3. Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie - Tarifs d'achat:[3]
  4. Joint Research Centre - Photovoltaic Geographical Information System : [4]
  5. Dailymotion - Complément d'enquête NKM 18-04-2011:[5]
  6. IPCC, 2011 - Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation:[6]
  7. Solar Waste - European WEEE Directive : [7]
  8. PV Cycle : [8]
  9. SolarCycle - Das SolarWorld-Recycling : [9]
  10. PV Cycle - Recycling : [10]
  11. Hespul - Systèmes photovoltaïques : fabrication et impact environnemental : [11]
  12. Enerzine - La première centrale solaire de France a 20 ans : [12]
  13. REC - REC produit ses premiers modules photovoltaïques dotés d'une durée d'amortissement énergétique d'une année et d'une empreinte carbone exceptionnellement faible :[13]
  14. Association négaWatt - Scénario négaWatt 2011 : [14]
  15. Cour des Comptes - Les coûts de la filière électronucléaire - Janvier 2012 : [15]
  16. EPIA - Solar photovoltaics - Competing in the energy sector - Septembre 2011 : [16]
  17. FNH, d’après SRREN IPCC, Confédération européenne des syndicats et Wei, M., S. Patadia, and D. Kammen (2010). Putting renewables to work: How many jobs can the clean energy industry generate in the US? Energy Policy, 38, pp. 919-931.: [17]