Le vrai du faux sur le solaire photovoltaïque

Lorsqu’on parle d’énergie et de climat, on est confronté à un florilège d’idées reçues qui suscitent souvent des réponses contradictoires. Avec cette FAQ centrée sur les renouvelables électriques et le solaire photovoltaïque, Carbone 4 cherche à éclairer le débat pour démêler le vrai du faux en proposant une approche scientifique et chiffrée pour chaque idée reçue. 

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1. Les panneaux photovoltaïques fabriqués en Chine ne réduisent pas les émissions en France

Aujourd’hui, environ 90% des panneaux photovoltaïques que nous installons en Europe sont fabriqués en Chine. Bien que le photovoltaïque soit une énergie renouvelable, la Chine utilise encore beaucoup de charbon pour produire l’électricité nécessaire à la fabrication des panneaux. De plus, ces panneaux viennent de loin. Alors bas-carbone ou pas ?

Le facteur d’émission de la production électrique photovoltaïque qui circule très largement est celui de l’agence française de la transition écologique (ADEME) : 44 gCO2e/kWh. Néanmoins, cette valeur date de 2014[1]. Depuis, l’industrie chinoise a réalisé des économies d’échelle, amélioré son efficacité énergétique et profité de la décarbonation progressive du mix électrique. Selon le gestionnaire du réseau (RTE), l’impact serait désormais de 25 gCO2e/kWh soit 2 fois moins que le mix électrique français actuel. Cet impact continuera de baisser : environ 15 gCO2e/kWh[2] en 2050 selon RTE. A comparer avec des ordres de grandeur de 5 à 10 gCO2e/kWh pour l’éolien ou le nucléaire et de 500 gCO2e/kWh pour le gaz[3].

Aussi, la production solaire française évite l’utilisation d’énergie fossile (gaz, charbon et fioul)[4] dans les centrales thermiques chez nos voisins européens vers qui nous exportons cette électricité décarbonée. Pour rappel, l’intensité carbone de leur mix électrique est bien plus carbonée que la nôtre : 180, 240, 330 et 410 gCO2e/kWh[5] respectivement pour l’Espagne, le Royaume-Uni, l’Italie et l’Allemagne.

Comparaison des facteurs d’émission du PV et du mix moyen français (en gCO2e/kWh)

Notes : 
Trajectoire 2030 estimée avec la trajectoire Industrie du scénario STEPS de l’AIE
Trajectoire 2050 de Futurs Énergétiques 2050 (RTE) – évolution tendancielle 

2. Les panneaux photovoltaïques ont une durée de vie trop courte pour être écologiques

Le temps de retour énergétique est le temps que met une installation énergétique à produire autant d’énergie qu’il en a fallu pour sa propre fabrication. Pour le solaire photovoltaïque, le temps de retour énergétique se situe entre une et deux années de production selon les technologies et le niveau d’ensoleillement. A comparer à la durée de vie de ces installations : de 20 à plus de 30 ans dans de nombreux cas. Autrement dit, un panneau produit entre 13 et 20 fois plus d’énergie (selon sa durée de vie) qu’il en a fallu pour sa fabrication[6].

Le solaire et plus largement, la majorité des énergies renouvelables ont l’avantage d’utiliser une énergie qui ne s’épuise quasiment pas[7] (ex : vent, eau) ; ce sont des énergies de flux. La seule énergie utilisée pour leur fonctionnement est celle qui sert à leur fabrication, à leur exploitation et leur maintenance. C’est une différence notable avec les énergies de stock (ex : énergies fossiles, uranium) dont les ressources sont épuisables.

Illustration du temps de retour énergétique d’un kWc de panneau photovoltaïque silicium cristallin (en kWh)

Notes : 
Taux de dégradation panneau PV monocristallin : -1,55%/an sur 20 ans. Source : Atia, D.M., Hassan, A.A., El-Madany, H.T. et al., 2023

3. Les panneaux photovoltaïques ne sont pas recyclables

Si les premiers panneaux solaires étaient peu recyclables, cela a bien changé. Dès 2014, ils sont classés comme Déchets d‘Équipements Électriques et Électroniques. Cette directive européenne impose depuis 2018 que 85% du poids des panneaux soit recyclable. Concentrons-nous sur les panneaux à base de silicium cristallin, qui représentent 90% à 95% du marché mondial[8].

D’un côté, plus de 80% de leur masse est composée de matériaux facilement recyclables (ex : verre, aluminium). De l’autre, 15% ne l’est pas. Il s’agit notamment des matériaux composites (différents polymères,  plastique et résines)[9]. Faute de mieux, cette matière est aujourd’hui valorisée énergétiquement via l’incinération. En France, le taux de valorisation des panneaux solaires photovoltaïques cristallins atteint 94,7% en moyenne[10](recyclage + valorisation énergétique).

Néanmoins, ce taux varie considérablement selon les régions, leur niveau d’avancement technologique et industriel ainsi que leurs politiques environnementales. Aux Etats-Unis par exemple, moins de 10% des modules photovoltaïques en fin de vie sont pris en charge par une filière de recyclage. En Europe, ce taux atteint presque 95%[11].

Répartition de la masse d’un panneau solaire photovoltaïque par matériaux

4. Les panneaux photovoltaïques utilisent beaucoup de métaux critiques et de terres rares

Les terres rares sont un groupe de 17 éléments stratégiques car ils sont notamment utilisés dans des secteurs à fort enjeu comme l’électronique, les voitures électriques, les aimants des éoliennes en mer, etc.. Leur concentration géopolitique est également assez particulière : la Chine possède 40% des réserves et est responsable de 70% de la production mondiale[12]. Ceci étant, les terres rares ne rentrent pas dans la composition des panneaux solaires actuellement commercialisés. 

Ces derniers reposent à 90% sur la technologie cristalline qui a presque remplacé l’autre grande technologie (les couches minces)[13]. Aucune de ces deux technologies ne contient globalement de terres rares. En revanche, elles utilisent d’autres métaux classés comme critiques : l’indium et le gallium pour les couches minces, le silicium, le cobalt et le graphite pour la filière silicium cristallin[14]. La criticité de ces métaux dépend des réserves et de leur répartition ; ce qui peut induire des risques géopolitiques en termes d’approvisionnement. De l’autre côté du spectre, des matériaux de construction et d’autres métaux dits intermédiaires (ex : cuivre, argent) sont utilisés[15].

Cette concentration matérielle reste néanmoins à relativiser. Par rapport à l’ensemble des matériaux utilisés dans l’économie, le secteur de la production d’énergie ne représente que quelques %.

Intensité matérielle par mode de production électrique (en g/MWh)

Notes : Avec les facteurs de charge des technologies de 2024. Source : RTE - Futurs énergétiques 2050, 2021. Les métaux critiques sont ceux définis par la Commission Européenne