Fabrication et impact environnemental

La mesure de l’impact environnemental d’une installation photovoltaïque s’effectue par une analyse du cycle de vie du système depuis sa fabrication jusqu’à son installation, son fonctionnement sur site et sa fin de vie. Ce type d’analyse est défini et normé selon les normes ISO-14040-44(2006), définissant ainsi ses principes.
Dans le cas du photovoltaïque, une analyse de cycle de vie permet de mieux comprendre et appréhender les impacts environnementaux de l’industrie de fabrication du module depuis l’élaboration du silicium de grade solaire au système photovoltaïque global.
2 sources d’information sont disponible en français :

• Un projet nommé ESPACE-PV, (Eco-conception d’un Système Photovoltaïque par l’Analyse de son Cycle de vie et son impact sur l’Environnement) cherche à apporter des arguments scientifiques, techniques et économiques sur le positionnement du photovoltaïque en terme d’impact environnemental. Le site web recense les résultats de divers études à ce sujet. 

• Hespul a élaboré un document de synthèse d’études scientifiques dont des analyse de cycles de vie, intitulé Systèmes photovoltaïques : fabrication et impact environnemental.

Les procédés de fabrication décrits sont la réduction carbothermique de la silice dans un four à arc, le raffinage du silicium solaire par procédé Siemens (voie gazeuse chlorée), la cristallisation du silicium en lingots et la découpe des plaques, la fabrication des cellules photovoltaïques par dopage, polarisation et traitement anti-reflet, l’assemblage des modules par encapsulation dans un feuilleté verre/EVA/Tedlar®, et enfin l’installation du système comprenant câblage et onduleurs.
Les analyses du cycle de vie vont de l’extraction du quartz à la production d’électricité 30 ans durant, hors fin de vie des systèmes, avec un remplacement d’onduleurs. Le mix énergétique de la fabrication est de type UCTE région Europe de l’Ouest.
La fabrication nous révèle une consommation de silicium de 10 à 15 g/Wc, des éléments toxiques présents à l’état de traces (Pb, Br, B, P), l’utilisation de métal aux ressources limitées (Ag), et une dépense énergétique conséquente due à l’aluminium et au silicium (40%). Elle occasionne la génération de rejets chlorés, de boues chargées en silicium et de gaz et d’effluents provenant de l’utilisation de produits chimiques.
Les résultats de l’analyse du cycle de vie sont que l’énergie est l’impact majeur, avec environ 30000 MJ d’énergie primaire par kWc, soit 2500 kWh d’énergie finale. Pour caractériser les effets sur l’environnement d’un système photovoltaïque, les indicateurs pertinents sont le temps de retour énergétique, qui est d’environ 3 ans, et l’effet de serre, qui est d’environ 70 g de CO2-eq/kWh, ceci pour la France.
Les avancées technologiques identifiées qui permettent de réduire ces impacts concernent la production de silicium solaire avec l’utilisation d’un réacteur à lit fluidisé au lieu d’un réacteur Siemens ou la voie métallurgique (Elkem Solar). Les recommandations de mise en œuvre sont de privilégier des modules sans cadre aluminium et d’installer les systèmes dans les règles de l’art afin d’optimiser leur production (orientation, inclinaison, ombrages, ventilation, onduleur performant, suivi de la production etc…). L’étape suivante sera la mise en place d’une filière de recyclage.

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