Energie solaire : quel impact dans la lutte contre le changement climatique ?
Dans les débats sur la transition énergétique, on accuse parfois l’énergie solaire de ne pas être aussi verte qu’elle le clame. Les panneaux solaires (ou photovoltaïques) sont notamment montrés du doigts pour les émissions de gaz à effet de serre (les « GES ») qu’ils génèrent lors de leur fabrication.
En réalité, le bilan carbone global ne cesse de s’améliorer au fur et à mesure que les énergies renouvelables se développent, dans un effet vertueux, et on mesure aujourd’hui que l’électricité produite par le solaire en France est jusqu’à 25 fois moins carbonée que celle qui provient d’une centrale à gaz. L’énergie solaire a évidemment un rôle majeur à jouer dans lutte contre le changement climatique, aux côtés d’autres énergies renouvelables. Et c’est aussi vrai en France.
La place du solaire dans la consommation d’énergie en France à 2050
Au niveau mondial, la consommation d’énergie représente plus de 60% des émissions de GES. Décarboner l’énergie est un axe majeur pour respecter les objectifs de l’Accord de Paris de limiter à un niveau inférieur à 2°C le réchauffement climatique.
La première étape est de réduire significativement notre consommation d’énergie à travers des mesures d’efficacité énergétique et de sobriété. Le second axe est de favoriser l’électricité bas-carbone par rapport aux énergies fossiles utilisées pour les transports, l’habitat ou l’industrie ; c’est ce qu’on nomme l’électrification des usages. La part de l’électricité dans la consommation d’énergie, qui représente aujourd’hui 20%, passera à 50% selon l’Agence internationale de l’énergie¹ d’ici à 2050.
Pour décarboner l’énergie nous sommes convaincus que l’électricité solaire un rôle clé à jouer. Cette conviction est partagée par RTE France², qui estime que le solaire pourra représenter jusqu’à 36% de la production électrique française en 2050.
L’empreinte carbone d’une centrale solaire compte parmi les plus faibles des solutions de production d’électricité
Selon les scénarios du rapport RTE de 2021, Le parc solaire français devra atteindre 70 GW (voire 200 GW dans la trajectoire la plus haute) contre 13 GW fin 2021. De nouvelles installations solaires devront donc être créées, impliquant la fabrication des équipements des centrales (panneaux et structures notamment) et leur acheminement jusqu’au site de production. Or c’est à cette étape de fabrication que sont générées 80% des émissions de GES de la production solaire. Une fois en place, le solaire fait très largement baisser l’empreinte carbone globale de la production d’électricité.
Une récente mise à jour de la Base Carbone de l’ADEME permet de calculer un poids carbone du solaire de 25 à 44 gCO2e/kWh en France, le résultat variant en fonction de la taille, du type d’installation (toiture ou sol), du processus de fabrication des panneaux et du mix énergétique utilisé pour la production du panneau. Ces chiffres sont à comparer aux autres modes de production présentés dans la figure ci-dessous.
Figure : Emissions de CO2 équivalent des différentes technologies de production d’électricité en moyenne dans le monde (CO2e/kWh) *
Source : GIEC 2014
Notes :
*Emissions calculées sur l’ensemble du cycle de vie
** Des valeurs moyennes sont retenues. En effet ces niveaux d’émission varient selon les lieux de fabrication des équipements et des émissions de CO2 de l’électricité locale utilisée pour les fabriquer
Le solaire permet de réduire significativement les émissions de CO2 en France
Le calcul de l’impact carbone du développement du solaire doit se faire en comparant le scénario avec solaire à un scénario sans solaire. La France dispose aujourd’hui d’un mix composé principalement de nucléaire, d’hydroélectricité, de gaz et de charbon pour produire de l’électricité.
Etant donné le coût marginal de production quasiment nul de l’électricité solaire, un électron solaire produit repousse la demande d’électrons des moyens de production « appelés” en dernier selon le principe du “merit order”³. Lors des pics de consommations en France, principalement en hiver, il s’agit du gaz et du charbon, qui ont une empreinte carbone très importante (respectivement 490 gCO2e/kWh et 820 gCO2e/KWh)
Figure : Représentation simplifiée de l’effet du « merit order » sur les prix spot et les moyens de production utilisés pour produire de l’électricité
Source : Analyse CVE- échelle non respectée – à noter : en 2021, les places du charbon et du gaz dans le merit order se sont échangées du fait d’une augmentation importante du prix du gaz
Ainsi, pendant les périodes de pointe, 1 kWh solaire à environ 40 gCO2e/KWh évite 1 kWh électrique produit à partir de gaz à 490 gCO2e/KWh ou de charbon à 820 gCO2e/KWh. Soit une économie de 450 à 780 gCO2e pour chaque nouveau kWh solaire. De manière plus globale, une étude de France Territoire Solaire4 de mars 2020 montre qu’à l’horizon 2030, un kWh de production solaire supplémentaire au sein du système électrique permettra une diminution des émissions de CO2 de 238 gCO2e.
Dit simplement, plus on introduit d’énergie solaire dans le mix énergétique, moins on a besoin de faire appel à des énergies émettrices de GES.
Un bilan carbone qui promet d’encore s’améliorer
De nombreux efforts ont d’ores et déjà été effectués pour réduire l’empreinte carbone du solaire, en particulier dans les procédés de fabrication des modules photovoltaïques. Certaines études récentes donnent des chiffres en deçà de 20g de CO2e/kWh pour certaines centrales au sol (source : étude du laboratoire OIE5 à venir/ IEA PVPS6). Cela correspond à une diminution de plus de 30% des émissions de CO2e liées à la production solaire par rapport aux valeurs de référence du GIEC.
Pour réduire l’empreinte carbone des centrales solaires, il faut s’attaquer d’une part aux panneaux (qui représentent 60% à 70% de l’empreinte carbone) et d’autre part aux structures (qui représentent environ 20% de l’empreinte carbone).
Plusieurs leviers sont disponibles pour réduire l’empreinte carbone des panneaux :
Produire les panneaux dans des pays avec un mix énergétique bas-carbone. Les projets d’implantation de Gigafactory de modules solaires en France comme celui de la start-up Carbon annoncé le 2 mars 2022 ou encore les projets de décarbonation de l’industrie dans les pays actuels de fabrication des modules vont dans ce sens ;
Améliorer l’efficacité des modes de production en réduisant la consommation énergétique et de matériaux par Wc (voir ci-dessous la baisse de consommation de silicium initiée dès 2004) ;
Utiliser des technologies moins gourmandes en matériaux, telles que les nouvelles technologies de panneaux “couches minces” ou Perovskite ;
Encourager le recyclage des panneaux solaires. En France 95% des panneaux solaires sont recyclables
Figure : Evolution de l’épaisseur des wafers et de la consommation de silicium (g/Wp) dans la production de cellules photovoltaïques silicium cristallin
Source : Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems, ISE, Février 2022
Concernant les structures généralement en acier ou aluminium, la diminution du tonnage d’acier par Wc, ou encore l’utilisation de bois, vert ou recyclé, sont des pistes à étudier pour encore diminuer cet impact.
Chez CVE, nous avons développé un outil de mesure de l’empreinte carbone de nos projets solaires
Cet outil mesure les émissions sur l’ensemble du cycle de vie en gramme de CO2e par kWh produit : de l’extraction du silicium ou la fabrication de l’acier des structures jusqu’au recyclage des éléments constitutifs de la centrale en passant par la phase d’exploitation. Nous l’avons appelé le « TIC » pour Taux d’impact Carbone ©.
Cet outil nous permet, pour chaque nouveau projet solaire, de mesurer et communiquer à nos parties prenantes les informations carbones spécifiques au projet. Il nous permet d’identifier projet par projet les principaux postes d’émissions et de travailler avec nos partenaires sur les leviers de réduction de ces émissions.
Comme toute activité humaine, et d’autant plus pour les activités industrielles et de production d’énergie, le solaire a une empreinte carbone, un impact sur les ressources et sur l’environnement. L’énergie solaire prendra une place significative dans le paysage énergétique mondial dans les années à venir. Il est donc nécessaire de maîtriser son impact climatique et de poursuivre la réduction de son empreinte carbone déjà bien engagée.
Ce que l’on sait d’ores et déjà, c’est que plus le solaire se développe, moins son empreinte est importante. Et c’est une bonne nouvelle !
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