Comment mesurer l’impact écologique des panneaux solaires ?

L’installation de panneaux solaires chez soi est-elle réellement la meilleure réponse face aux objectifs de diminution des émissions carbone ? Voici un petit tour d’horizon des éléments à prendre en considération pour évaluer l’impact environnemental des panneaux solaires :


1. Les matériaux nécessaires à leur fabrication

Contrairement à certaines idées reçues, les panneaux solaires monocristallins et polycristallins, qui représentent 90% du marché, ne nécessitent pas de terres rares au cours de leur fabrication.

Leur impact environnemental, en dehors de la seule question des émissions de gaz à effet de serre, est donc bien moindre par exemple que celui des batteries au lithium utilisées pour stocker de l’énergie.

Un panneau solaire standard est ainsi composé de :

– verre : il représente entre 75 et 80% de la quantité de matériau utilisé et il est principalement utilisé en surface pour protéger les cellules solaires des intempéries (notamment de la grêle). Le verre est fabriqué à partir de la silice contenue dans le sable,  chauffée à très haute température. Certes, le prélèvement à grande échelle de sable participe à l’érosion prématurée des fonds marins et des littoraux, mais le verre est un matériau qui peut aussi être recyclé à l’infini. 

– silicium : les cellules photovoltaïques sont ainsi composées à 99% de silicium pur. Le silicium est un élément très courant sur la surface terrestre. Celui utilisé pour fabriquer les cellules solaires provient en majorité de terre de diatomée. 

– aluminium : il est utilisé pour le cadre qui sert de support au panneau. Sa production nécessite une quantité importante d’énergie, mais il est également recyclable à l’infini.

– plastique : il est présent dans les panneaux solaires sous forme de fines feuilles de plastique qui sont placées de part et d’autres des cellules photovoltaïques.

– métal (cuivre ou argent) : qui sert de conducteur dans le panneau

2. Le recyclage des panneaux photovoltaïques

Contrairement aux panneaux solaires de première génération, qui contenaient des métaux lourds comme le cadmium, les panneaux solaires fabriqués à l’heure actuelle sont recyclables à plus de 95%, notamment du fait des matériaux utilisés.

En effet, le verre est un matériau recyclable à l’infini, tout comme l’aluminium. Le plastique  est quant à lui présent en faible quantité et peut aussi être facilement recyclé ou utilisé comme combustible pour alimenter des usines. Le cuivre et l’argent sont également récupérés et refondus.

Enfin, les cellules en silicium cristallin peuvent être recyclées jusqu’à 4 fois pour fabriquer de nouvelles cellules photovoltaïques. 

Ainsi, la société Veolia a créé la première usine d’Europe dédiée au recyclage des panneaux solaires près d’Aix en Provence en 2018, ce qui lui a permis de recycler plus de 4000 tonnes de panneaux solaires en 2021. Il s’agissait en grande partie de panneaux solaires installés au début des années 90, qui avaient donc une trentaine d’années et qui faisaient partie des tous premiers installés en France. Face à la popularité croissante de l’énergie solaire depuis une dizaine d’années, et à l’accélération des installations, il est probable que ce volume continue à évoluer, et que de nouvelles usines de recyclage voient le jour en France dans les années à venir.

3. Le temps de retour énergétique 

Pour avoir une vision globale de l’impact écologique des panneaux solaires, il est nécessaire de considérer le temps de retour énergétique, c’est à dire le temps nécessaire pour que le panneau solaire produise plus d’énergie que ce qui a été consommé pour le fabriquer.

On estime que le temps de retour énergétique moyen pour un panneau solaire est compris entre 1,5 et 3 ans, selon la puissance et le lieu d’installation (plus l’ensoleillement est fort, plus le temps de retour est rapide). Cette durée est à mettre en perspective avec la durée pendant laquelle le panneau solaire va produire, qui se situe entre vingt et trente ans selon le modèle. De plus, leur conception fait qu’ils ne vont pas brutalement cesser de fonctionner au-delà de 30 ans, mais juste avoir un rendement de plus en plus faible.

Cette durée de 20 à 30 ans pourrait même être supérieure pour les panneaux solaires fabriqués récemment, et atteindre les 40 ans d’après les spécialistes du secteur, si les panneaux solaires ont été bien entretenus. En effet, la fiabilité et la performance des panneaux solaires se sont améliorées ces dernières années. et la majorité des panneaux vendus actuellement ont une production garantie pendant 20 à 25 ans.

Ainsi, ce temps de retour énergétique a été considérablement raccourci depuis quelques années, notamment grâce à l’amélioration des techniques de fabrication , permettant aux panneaux de produire plus, et plus longtemps.

4. Le temps de retour carbone

Le critère le plus important lorsqu’on s’interroge sur l’impact environnemental des panneaux solaires et la question du temps de retour carbone. Tout comme le temps de retour énergétique, le temps de retour carbone correspond à la durée nécessaire pour qu’un panneau solaire permette d’économiser plus de gaz à effet de serre que ce qui a été émis lors de sa production. 

Contrairement au temps de retour énergétique, le temps de retour carbone est beaucoup plus variable d’un panneau à l’autre, et dépend du type d’énergie utilisée pour le produire et de son lieu d’implantation.
Par exemple, un panneau solaire produit en France, donc à partir d’une énergie peu carbonée (en moyenne 86 grammes de CO2 par kWh), notamment grâce à la forte proportion d’énergie nucléaire, aura un temps de retour énergétique bien plus faible qu’un panneau produit en Chine, où l’énergie est beaucoup plus carbonée, (en moyenne 500 grammes de CO2 par kWh) à cause de la présence de centrales à charbon. Et cela sans prendre en compte les émissions carbone supplémentaires liées au transport… Lorsqu’on veut réduire le temps de retour carbone d’un panneau solaire, il est donc important de le produire localement, à partir d’énergies peu carbonées.

Le fabricant DualSun, dont l’usine est située en France dans l’Ain, a ainsi estimé que la fabrication de l’un de ses modèles de panneaux émettait 435 kg de CO2 par kWc de puissance. Ainsi une toiture photovoltaïque de 9 kWc fabriquée en France, qui constitue notre installation standard chez Homaj émet 3,9 tonnes de CO2 lors de sa fabrication. A contrario, elle permet de produire en moyenne 11 000 kWh par an. Sachant que la production d’un kWh émet en moyenne 86 grammes, cela permet d’éviter l’émission de 946 kg de CO2 par an.
Ainsi, les émissions carbone liées à la production seront compensées par les émissions évitées grâce aux panneaux solaires au bout de 4 ans environ. En cas de panneaux produits en Chine et installés en France, le temps de retour carbone est plus long (estimée à 15 ans environ), car les émissions liées à leur production sont beaucoup plus importantes. Néanmoins, même dans ce cas de figure, le temps de retour carbone reste largement inférieur à la durée de vie du panneau solaire, et cela reste donc pertinent d’en installer. 

Si vous souhaitez en savoir plus sur le sujet, n’hésitez pas à consulter le dossier complet réalisé par une équipe du CNRS à propos des panneaux solaires.