Bilan carbone des panneaux solaires : définition et calcul

D’après EDF, 83% des chefs d’entreprises en France sont intéressés par l’autoconsommation. Mais, avant d’installer une centrale photovoltaïque, il est nécessaire de s’intéresser au bilan carbone des panneaux solaires. En moyenne, il est de 43,9 gCO2eq/kWh. Comment expliquer ce chiffre ? Est-il intéressant d’investir dans l’énergie solaire pour améliorer son empreinte carbone ?

Bilan carbone des panneaux solaires : de quoi parle t-on ?

Les panneaux solaires ne sont pas synonymes de neutralité carbone. Comme tout objet produit en industrie, il nécessite une consommation d’énergie pour sa fabrication. Il a donc un impact sur l’environnement.

C’est ce qu’explique le Ministère de la Transition écologique « L’électricité produite à partir de panneaux photovoltaïques n’est pas neutre en carbone en analyse de cycle de vie car la fabrication de ces panneaux nécessite elle-même beaucoup d’électricité, ce qui, en fonction du mix électrique du pays de fabrication, peut se traduire par des émissions élevées de gaz à effet de serre.« .

Les conditions de production, impliquant l’usage de diverses sources d’énergie, influent grandement sur le bilan carbone des panneaux photovoltaïques.

Comment calculer le bilan carbone d’un panneau solaire ?

Afin de calculer l’empreinte carbone d’un panneau solaire, il faut prendre en compte toutes les émissions de gaz à effet de serre tout au long du cycle de vie de l’équipement, de la fabrication au recyclage.

Pour rappel, le protocole de Kyoto a établi plusieurs gaz à effet de serre (GES) :

• Le dioxyde de carbone (CO2) ;
• Le méthane (CH4) ;
• Les halocarbures (HFC et PFC) ;
• La protoxyde d’azote (N2O) ;
• L’hexafluorure de soufre (SF6).

L’ensemble de ces émissions est converti en tonne équivalent de dioxyde de carbone (CO2). Dans ce cadre, cela permet d’avoir une unité de référence pour calculer le bilan carbone des panneaux solaires.

Pour comprendre la répartition des émissions de CO2 d’un panneau solaire, il faut procéder à une analyse des cycles de vie (ACV). Étape par étape, voyons quels sont les postes de rejets de GES les plus importants.

La fabrication

La fabrication des panneaux solaires implique l’utilisation d’une grande quantité de silicium. Matériau semi-conducteur, le silicim est extrait sous forme de quartz pour créer des cellules photovoltaïques. Comme l’explique EDF ENR « il faut le transformer en wafer, une surface plane de cristaux de silicium, pour pouvoir l’utiliser dans un panneau solaire ».

Cette transformation est particulièrement énergivore. D’après le CNRS, il faut environ 2933 kWh d’électricité produire 1 kg de wafer en silicium. Toutefois, il faut prendre ce chiffre avec du recul puisqu’il date de 2010. Il y a fort à parier que les techniques de production aient pu évoluer et impliquent moins d’énergie. De nouvelles études devraient pouvoir confirmer ou infirmer cette hypothèse dans les années à venir.

De manière générale, il convient de reste vigilant quant aux données chiffrées. Il n’est pas toujours facile de collecter les données relatives à la production et à la distribution des panneaux solaires. En effet, les modules peuvent être fabriqués dans différents endroits du monde. Les données sont difficiles à compiler et les méthodes de calcul peuvent varier d’un pays à l’autre.

Le transport

Le transport va également influer sur l’empreinte carbone des panneaux solaires. En effet, l’utilisation de bateaux cargos ou le fret aérien émet du CO2. Cependant, il est impossible de donner un chiffre précis sur l’impact du transport dans le bilan environnemental des panneaux solaires. En pratique, plus ils sont produits loin, plus les temps de transport s’allongent, plus ce poste d’émissions de GES tend à augmenter.

L’usage

A l’usage, un panneau solaire lorsqu’il produit de l’électricité ne rejette pas de GES. C’est donc la partie avec le meilleur bilan carbone de tout le cycle de vie. Toutefois, elle ne reste pas neutre en carbone puisque des opérations de nettoyage, de maintenance, de dépannage, peuvent impliquer des usages énergétiques.

Le recyclage

Enfin, le recyclage va influer sur le bilan carbone des panneaux solaires. En effet, le traitement et la valorisation des modules impliquent de nombreuses transformations énergétiques. Toutefois, le matériel pourra être réutilisé. En France, les panneaux solaires se recyclent à 94,7 % selon Soren, l’éco-organisme en charge du recyclage.

Quel est le bilan carbone moyen des panneaux solaires en France ?

Les panneaux solaires installés en France n’ont pas tous le même bilan carbone. En effet, l’ensemble des facteurs listés précédemment influencent le calcul du bilan carbone des panneaux photovoltaïques. L’Ademe explique que le bilan carbone dépend du modèle utilisé et du pays de fabrication.

En France, la majorité des panneaux solaires proviennent de Chine, c’est pourquoi on retient généralement le bilan carbone des panneaux solaires chinois comme valeur standard.

Cependant, on doit aussi tenir compte des panneaux solaires produits en France et en Europe dans le calcul du bilan carbone. Voici le bilan carbone des panneaux solaires en fonction du lieu de fabrication pour l’année 2022.

Le bilan carbone des panneaux photovoltaïques produits en Chine

On l’a dit l’origine de fabrication joue sur l’empreinte environnementale du photovoltaïque. A l’heure actuelle, en grande majorité, les panneaux solaires sont conçus et fabriqués en Chine. En vertu du mix chinois, le bilan carbone d’un panneau solaire photovoltaïque est de 43,9 gCO2eq/kWh en 2022.

En effet, il faut savoir que la production d’électricité en Chine est assurée à 62,6% par le charbon, une énergie fossile. Cela fait indéniablement grimper les émissions de gaz à effet de serre (GES) associées aux fabrications chinoises.

L’empreinte carbone d’un panneau solaire produit en France

D’après l’Ademe, l’empreinte carbone du photovoltaïque est de 25,2 gCO2eq/kWh en 2022 pour un mix énergétique français.

Comparées au mix chinois, les technologies produites sur le sol français restent plus « propres ». Il faut savoir que le mix énergétique français repose à 92% sur des centrales de production décarbonées selon RTE.

Le bilan carbone d’un panneau solaire produit en Europe

En 2022, il est de 32,3 gCO2eq/kWh pour un mix énergétique européen.

Quel est le bilan carbone de l’énergie solaire par rapport aux autres sources d’énergie ?

Pour bien comprendre l’impact environnemental de l’énergie solaire, il est aussi essentiel de la recontextualiser. Énergie renouvelable, le solaire photovoltaïque est relativement peu chargé en carbone. Selon l’Ademe, la production d’un kWh d’électricité émet :

• 1060 grammes de CO2 pour une centrale à charbon ;
• 730 grammes pour le fioul ;
• 418 grammes pour le gaz naturel ;
• 55 grammes pour le photovoltaïque ;
• 45 grammes pour la géothermie ;
• 7 grammes pour l’éolien ;
• 6 pour le nucléaire et l’hydraulique.

Bilan carbone des panneaux solaires : durée d’amortissement

Si les panneaux photovoltaïques présentent une « dette carbone« , elle est compensée par la production d’électricité verte qu’ils offrent pendant leur durée de vie (généralement supérieure à 25 ans).

L’Ademe estime qu’il faut environ 3 ans pour rembourser cette dette carbone suite à la pose de panneaux solaires en France. Ils produisent donc bien plus d’énergie qu’ils n’en consomment. En cela, ils sont vecteurs de transition énergétique. C’est un investissement durable pour les entreprises qui souhaitent réduire leur bilan carbone et améliorer leur efficacité énergétique.

Comment minimiser l’empreinte carbone d’une installation photovoltaïque ?

Les entreprises et collectivités ont tout intérêt à investir dans des solutions photovoltaïques pour s’engager dans la transition énergétique et réduire leur facture d’électricité. Pour cela, elles doivent évidemment prendre en compte l’empreinte carbone de leur future centrale solaire. Pour la minimiser, plusieurs bonnes pratiques sont à mettre en place.

1. Bien dimensionner le projet

En réalisant une étude photovoltaïque, l’organisation peut savoir quelle puissance choisir en kWc (kilowatt crête). Cela va dicter le nombre de panneaux solaires à installer. Une installation trop grande sera souvent difficile à rentabiliser et implique plus de panneaux solaires, donc plus d’émissions de GES en amont.

En outre, cela permet d’optimiser la production en fonction de ses besoins et de limiter le temps de retour carbone.

2. Opter pour des panneaux solaires produits en France

Afin de bénéficier de technologies moins chargées en carbone, le mieux reste de choisir des modules photovoltaïques produits sur le sol français. On réduit ainsi les émissions de GES liées à la fabrication et au transport.

3. Choisir des panneaux solaires monocristallins

Le type de panneaux solaires choisi a un impact sur la production d’électricité. Pour maximiser la production et limiter le temps de retour carbone, il convient d’opter pour des modèles monocristallins dont le rendement est compris entre 16 % à 24 % selon Engie. Fabriqués sur la base d’un seul cristal de silicium, ils disposent d’un meilleur rendement que leurs homologues polycristallins (entre 13% et 18%).

4. Bien entretenir ses panneaux solaires pour en prolonger la durée de vie

En moyenne la durée de vie des panneaux solaires est de 25 à 30 ans. Or, plus les panneaux solaires durent dans le temps, plus on peut améliorer le bilan carbone de son installation photovoltaïque. C’est pourquoi, il convient de procéder à un entretien régulier de l’ensemble du système. Là encore, cela influe de manière positive sur la production et permet de rentabiliser plus vite l’installation.

Caroline Dusanter

Diplômée d’un Master 2 du CELSA-Paris Sorbonne, Caroline s’est lancée comme rédactrice et chargée de communication éditoriale indépendante en 2017. Intéressée par les problématiques liées à la transition énergétique et à la mobilité, elle travaille avec Opéra Énergie depuis 2019.

Experte sur les problématiques liées à l'énergie et la rénovation énergétique, elle ambitionne à travers ses articles de faire de la pédagogie sur le marché du gaz et de l’électricité, en constante évolution.