Battery used Battery charging

LOW←TECH MAGAZINE

L’électricité produite par les panneaux solaires est-elle durable ?

La plupart des panneaux solaires sont désormais fabriqués en Chine, où le réseau électrique est deux fois plus intense en carbone et environ 50 % moins producteurs d’énergie qu’en Europe.

Traduit par: Grégoire Ludivine

image

Image : Jonathan Potts.

On pense que les panneaux solaires ont produit autant d’énergie qu’il en a fallu pour les construire au bout de quelques années, ce qui équivaut à une quantité bien moindre d’émission de gaz à effet de serre comparé à de l’électricité conventionnelle.

Cependant, lors d’une analyse plus approfondie, on constate que le ratio d’énergie accumulée et de CO2 est négatif. Ce qui signifie que les panneaux solaires ont aggravé la consommation d’énergie et la production de gaz à effet de serre, plutôt que de les avoir diminué.

Le problème vient de leur répartition géographique, de l’endroit où ils sont fabriqués et utilisés. Une planification méticuleuse du lieu de leur fabrication et d’utilisation permettrait de générer bien plus d’électricité.

Les bonnes nouvelles

L’énergie solaire se porte très bien ces temps-ci. Le prix global moyen des panneaux solaires a chuté de plus de 75 % depuis 2008, et cette baisse devrait se poursuivre les années suivantes de façon moins importante.

D’après l’étude sur l’énergie solaire de la banque Deutsche Bank de 2015, le photovoltaïque représentera près de 80 % du marché global fin 2017, ce qui montre que l’électricité produite par ces systèmes sera plus rentable que l’électricité conventionnelle. 34

Leur coût moins conséquent est à l’origine d’une augmentation des installations de panneaux solaires. D’après le Renewables 2014 Global Status Report, une capacité record de plus de 39 gigawatt (GW) en capacité solaire photovoltaïque a été établie en 2013, ce qui donne une capacité mondiale (maximum) de 139 GW fin 2013. Cela correspond à moins de 1 % de la demande mondiale en électricité, mais cette croissance reste impressionnante. Aujourd’hui, près de la moitié du rendement des panneaux en fonctionnement provient de ses deux dernières années (2012-2013). 5 En 2014, on estime 45 GW de plus, ce qui fait un total de 184 GW. 64

image

Capacité globale photovoltaïque, 2004-2013. Image : Renewables 2014 Global Status Report.

Les cellules photovoltaïques deviennent de plus en plus performantes, tout comme la technologie nécessaire à leur fabrication. Par exemple, le polysilicium des cellules photovoltaïques (l’élément qui demande le plus d’énergie pour sa fabrication) a diminué et s’élève désormais à 5,5-6,0 grammes par watt-crête (g/wp), un nombre qui diminuera davantage d’ici 2017, pour atteindre 4,5-5,0 g/wp.2

Ces deux facteurs augmentent la durabilité des systèmes photovoltaïques. D’après les dernières analyses de cycle de vie, mesurant l’impact environnemental des panneaux solaires de leur fabrication à leur démantèlement, les émissions de gaz à effet de serre ont été réduites jusqu’à 30 grammes en équivalent de CO2 par kilowattheure d’électricité générée (gCO2e/kWh). Il y a dix ans, ce chiffre se situait entre 40 et 50 grammes. 789101112

Comme le démontrent ces données, l’électricité générée par le photovoltaïque engendre 15 fois moins de carbone que l’électricité générée par le gaz naturel (450 gCO2e/kWh), et 30 fois moins de carbone que l’électricité générée par le charbon (+1 000 gCo2e/kWh). Le temps de retour énergétique du photovoltaïque est en général un à deux ans. Cette énergie, qui existe depuis les années 1970, semble enfin prête à remplacer les énergies fossiles.

La fabrication de panneaux solaires se trouve désormais en Chine

Malheureusement, ce n’est pas encore le cas, comme le souligne une étude critique sur l’industrie de l’énergie solaire. Plusieurs observateurs pensent que la baisse des prix du photovoltaïque est due aux processus de fabrication plus efficace et aux économies d’échelles. Mais, d’après le diagramme ci-dessous, la baisse de ces coûts s’intensifie depuis 2009.

image

Image : L’historique des prix des cellules PV en silicium. Wikipedia Commons.

Cette baisse n’a rien à voir avec de nouveaux procédés de fabrication ou l’invention de nouvelles technologies. C’est la conséquence d’avoir déplacé la totalité de l’industrie de fabrication de panneaux solaires vers les pays asiatiques, dans lesquels les coûts de main-d’œuvre et d’énergie sont moindres, et où les contraintes environnementales sont moins strictes.

Durant la dernière décennie, presque tous les panneaux solaires étaient produits en Europe, au Japon et aux États-Unis. En 2013, l’Asie produisait 87 % de l’énergie photovoltaïque mondiale (et 85 % en 2012) et la Chine en produisait 67 % à elle seule (62 % en 2012). La part de l’Europe s’est davantage réduite, avec 9 % en 2013 (11 % en 2012), tandis que celle du Japon est restée à 5 % et celle des États-Unis était seulement de 2,6 %. 5

Comparé au réseau électrique de l’Europe, le Japon et des États-Unis, celui de la Chine génère deux fois plus d’empreintes carbone, et est 50 % moins performant. 131415 Puisque la fabrication des cellules photovoltaïque dépend de l’électricité (pour 95 % du procédé) 16, cela signifie que malgré des coûts moins élevés et une meilleure efficacité, la production de ces cellules est plus énergivore, rallongeant ainsi le temps de retour énergétique et augmentant les émissions de gaz à effet de serre.

Cette migration géographique rend obsolètes toutes les analyses de cycle de vie des panneaux solaires, car elles sont basées sur la production domestique de ces derniers, en Europe ou aux États-Unis.

ACV des panneaux solaires fabriqués en Chine

Nous n’avons trouvé qu’une seule étude portant sur la fabrication des panneaux solaires en Chine, et elle est très récente. En 2014, une équipe de chercheurs a conduit une analyse comparative des cycles de vie entre les panneaux produits localement et à l’étranger, en tenant compte de la diversité géographique en recensant les procédés et matériaux utilisés. 13

Concernant les procédés de fabrication locaux, les modules photovoltaïques en silicium (monocristallins à rendement de 14 % et polycristallins à rendement de 13,2 %) sont fabriqués et installés en Espagne. Les procédés de fabrication à l’étranger montrent que les panneaux sont fabriqués en Chine et sont installés en Espagne.

Les panneaux fabriqués en Chine ont une empreinte carbone deux fois plus importante et un temps de retour énergétique plus long.

Si on compare les procédés de fabrication à l’étranger, aux procédés locaux, on remarque que l’empreinte carbone et le temps de retour énergétique des panneaux sont doublés dans le premier cas. L’empreinte carbone des modules fabriqués en Espagne (dont le réseau électrique est mieux organisé que la moyenne en Europe) est de, respectivement, 37,3 et 31,8 gCO2e/kWh pour les procédés de fabrication monocristallins et polycristallins, tandis que leur temps de retour énergétique est de 1,9 et 1,6 an. Mais l’empreinte carbone des modules fabriqués en Chine est de, respectivement, 72,2 et 69,2 gCO2e/kWh pour les procédés de fabrication monocristallins et polycristallins, et leur temps de retour énergétique est de 2,4 et 2,3 ans. 13

image

Le lieu d’installation est presque aussi important que celui de fabrication. Presque toutes les ACV, y compris l’étude mentionnée plus haut, supposent une exposition solaire de 1700 kilowatts-heures par mètre carré par an (kWh/m2/an), la moyenne de sud de l’Europe et du sud-ouest des États-Unis. Si les modules solaires fabriqués en Chine sont installés en Allemagne, l’empreinte carbone atteint 120 gCO2e/kWh (monocristallin et polycristallins), ce qui rend l’intensité carbone des panneaux PV seulement 3,75 fois moindre comparée au gaz naturel, et non 15 fois.

En tenant compte du fait qu’en 2014, l’Allemagne comptait plus d’installations de panneaux solaire que tous les pays d’Europe du Sud regroupés, et deux fois plus que les États-Unis, ce nombre reflète la réalité. Il représente l’intensité en carbone de la majorité des installations photovoltaïques entre 2009 et 2014. La plupart des experts qui étudiaient le sujet avaient déjà anticipé ces résultats. Une étude datant de 2010 fait référence à la quantité de 50 g/CO2e/kWh déjà mentionnée plus haut et ayant fait l’objet d’un consensus, tout en ajoutant que « dans les endroits moins ensoleillés, ou dans des économies dont la production de carbone est plus importante, ces émissions peuvent être 2 à 4 fois plus importantes ». 17

En considérant le chiffre le plus récent (30 gCO2e/kWh) comme point de référence pour représenter une efficacité plus importante au niveau de la fabrication des cellules solaires, cela donnerait 60-120 gCO2e/kWh, correspondant ainsi aux chiffres de l’étude de 2014.

image

image

L’ensoleillement en Europe et aux États-Unis. Images : SolarGIS.

Ces résultats ne prennent pas en compte l’énergie requise pour le transport des panneaux solaires depuis la Chine jusqu’en Europe. C’est une étape qui est souvent omise des ACV des panneaux solaires qui supposent une fabrication locale, ce qui rend toute comparaison difficile. De plus, les besoins énergétiques nécessaires au transport de ces panneaux ne sont jamais les mêmes. Il ne faut pas oublier que ces résultats supposent une durée de vie des panneaux de 300 ans. Ceci est un peu trop optimiste, car le transfert de leur fabrication en Chine a engendré une baisse de qualité de ces panneaux solaire.

Des études ont constaté une augmentation du pourcentage de cellules photovoltaïques défectueuses ou moins performantes que la normale ces dernières années, ce qui pourrait contribuer à une baisse de la durée de vie moyenne des panneaux solaires, les rendant ainsi moins durables.

Le cannibalisme énergétique

L’électricité provenant de panneaux solaires engendre une intensité en carbone moins importante qu’un réseau électrique normal, même dans le cas où les cellules solaires sont fabriquées en Chine et ensuite installées dans des pays avec peu d’exposition solaire. Ceci semble suggérer que les panneaux solaires restent une valeur sûre, peu importe l’endroit dans lequel ils sont fabriqués et/ou installés.

Cependant, si on prend en compte le développement croissant de l’industrie, le ratio énergétique et carbone est souvent négatif. Ceci s’explique par le fait que dans le cas d’un développement important de l’industrie, les économies d’énergie et de carbone, faites par la capacité installée cumulée des systèmes photovoltaïques, sont annulées par la consommation d’énergie et les émissions de carbone résultant de la production de la nouvelle capacité installée. 161920

En cas d’un développement important de l’industrie, les économies d’énergie et de carbone, faites par la capacité installée cumulée des systèmes photovoltaïques, sont annulées par la consommation d’énergie et les émissions de carbone résultant de la production de la nouvelle capacité installée.

Une analyse de cycle de vie prenant en compte le taux de croissance des panneaux solaire est appelée « dynamique » en opposition à une analyse « statique », qui s’intéresse uniquement à un système individuel. Les deux facteurs déterminant les résultats d’une analyse dynamique de cycle de vie sont le taux de croissance et l’énergie grise du photovoltaïque. Si le taux de croissance ou la quantité d’énergie grise augmente, cela entraîne en parallèle une diminution des économies d’énergie et de carbone (augmentation de la cannibalisation d’énergie) dont la cause est la production de l’installation de nouvelle capacité. 16

Pour augmenter le déploiement des systèmes photovoltaïques tout en atténuant les gaz à effet de serre, ils doivent croître à un rythme plus lent que l’inverse de leur temps de retour énergétique en matière de carbone. 19

Par exemple si le temps de retour moyen en énergie et en CO2 d’un système est de 4 ans, et que l’industrie croît à un taux de 25 %, aucune énergie nette n’est produite et aucune émission de gaz n’est compensée. 19 Si le taux de croissance est supérieur à 25 %, la multiplication des systèmes photovoltaïques devient un gouffre en énergie et CO2. Dans ce cas, l’industrie se développe si rapidement que les économies d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre s’annulent lors de la fabrication de nouveaux systèmes. 20

Le ratio de CO2 du photovoltaïque.

Plusieurs études ont entrepris des analyses de cycle de vie des technologies des énergies renouvelables. Les résultats, qui correspondent aux années 1998 à 2008, viennent détruire l’espoir de la compensation en carbone du photovoltaïque. Une étude datant de 2009, qui prend en compte la répartition géographique des installations de solaire, prédit un taux de croissance durable maximum de 23 %, alors que le taux de croissance moyen des systèmes pour ces années était de 40 %. 1621

image

Image : un grand panneau solaire à Barcelone.

Ceci signifie que le ratio net en CO2 des panneaux solaires était négatif pendant cette période. L’énergie solaire se développe bien trop rapidement pour être durable et la multiplication des panneaux solaires a, au contraire, aggravé les émissions de gaz à effet de serre et la consommation énergétique. D’après cette étude, les émissions nettes en CO2 de l’industrie photovoltaïque de cette dernière décennie s’élevaient à 800 000 tonnes de CO2. 16 Ce chiffre prend en compte une meilleure efficacité énergétique et une intensité carbone moins élevée entraînée par une meilleure optimisation du réseau, ainsi que de meilleurs procédés de fabrication.

Entre 2009 et 2014, l’énergie solaire s’est développée quatre fois trop rapidement.

La durabilité de l’énergie photovoltaïque s’est davantage dégradée depuis 2008. D’un côté, le taux de croissance de l’industrie s’est amélioré. L’énergie solaire a en moyenne augmenté de 59 % par an entre 2008 et 2014, et de 40 % entre 1998 et 2008. 5

D’un autre côté, la fabrication des composants devient plus intensive en carbone. Lors du calcul du ratio de CO2 de 2008, l’étude mentionnée plus haut estime une intensité carbone de fabrication mondiale de 500 gCO2e/kWh. En 2013, à cause de la présence en Asie de 87 % de cette production, ce chiffre s’élève désormais à 950 gcO2e/kWh, ce qui réduit le taux de croissance durable à 12 %.

Si les changements de répartition géographique des panneaux solaires sont également pris en compte, car une quantité croissante sont installés dans des régions à forte exposition solaire, le taux de croissance durable maximum atteint 16 %. 2324

Il n’existe pas d’étude plus récente, mais il est tout de même évident que les émissions de CO2 de l’industrie photovoltaïque ont davantage augmenté entre 2009 et 2014. Si on imagine que tous les panneaux solaires du monde entier forment une seule centrale énergétique, cela veut dire qu’aucune économie d’énergie ou de CO2 n’aura été réalisée.

La solution : repenser la fabrication et l’utilisation des panneaux solaires

Il est évident que le ratio net de CO2 pourrait être amélioré en limitant la croissance de l’industrie, mais cette solution n’est pas envisageable. Pour que l’énergie photovoltaïque devienne plus importante, il faut développer l’industrie. Il est donc plus intéressant de se pencher sur l’énergie grise des systèmes de rendement, qui pourrait résulter en une amélioration des taux de croissance durable. Un temps de retour énergétique plus court entraîne une croissance durable plus rapide de l’industrie.

image

Les différents taux de croissance du ratio net de CO2 de l’industrie de silicium cristallin selon les pays de production et d’installations. Image : Briner 2009.

L’énergie grise et le CO2 engendrés par ces systèmes diminueront progressivement du fait de l’invention de nouvelles technologies (meilleure efficacité des cellules solaires et des techniques de fabrication plus performantes) et du recyclage des panneaux solaires, ce qui n’est pas encore le cas. Le plus important est le lieu de fabrication et/ou d’installation des panneaux photovoltaïques.

Le lieu de fabrication et d’installation est un facteur important, car trois paramètres d’une analyse de cycle de vie prennent en compte la localisation : l’intensité carbone de l’électricité nécessaire à la fabrication, l’intensité carbone du mix énergétique utilisé sur le lieu d’installation et l’exposition solaire du lieu d’installation. 16

En choisissant soigneusement les lieux de production et d’installation, il serait possible d’améliorer de manière spectaculaire la durabilité de l’énergie solaire. Dans le cas des modules photovoltaïques produits dans des pays dont les réseaux énergétiques ont une faible intensité carbone, comme la France, la Norvège, le Canada ou la Belgique et qui sont installés dans des pays à forte exposition solaire et dont le réseau énergétique a une importante intensité en carbone, comme la Chine, l’lnde, le Moyen-Orient ou l’Australie, les émissions de gaz à effet de serre atteignent 6 à 9 gCO2/kWh d’électricité produite. 14151620 Ceci représente près de 13 à 20 fois moins de CO2/kWh que les cellules solaires produites en Chine et installées en Allemagne. 25

Des taux de croissance durables de 300 à 460 % sont réalisables si les modules photovoltaïques sont produits dans des pays dont les réseaux énergétiques ont une faible intensité en carbone et installés dans des pays à forte exposition solaire et aux réseaux énergétiques à forte intensité en carbone.

Les taux de croissance durable atteindraient alors 300 à 460 %, bien plus que nécessaire. Si l’énergie photovoltaïque se développait à un taux de 100 % par an, il faudrait moins de 10 ans pour pouvoir répondre à la demande mondiale en électricité. Si l’énergie solaire se développait à un taux de croissance durable maximum de 16 % (comme calculé plus haut), il faudrait attendre 2045, et ceci sans faire d’économies de CO2. Il est estimé que pendant ce temps, la demande mondiale aura plus que doublé. 26

Bien entendu, une telle solution implique une coopération internationale et un système économique solide, et aucun d’entre eux n’existent. Fabriquer des panneaux solaires en Europe ou aux États-Unis rendrait leur production plus coûteuse, et beaucoup de pays dont l’exposition solaire est importante n’ont pas les moyens d’en acheter en grande quantité.

image

Le potentiel d’atténuation de CO2 des modules photovoltaïques en silicium cristallin produits en Chine et installés dans des pays différents. Source : Briner 2009.

Une autre solution consisterait en l’utilisation d’énergie renouvelable déjà présente localement, afin de mieux satisfaire la demande énergétique des installations de fabrication, ce qui est également réalisable dans les pays dont le réseau énergétique entraîne une empreinte carbone importante. Par exemple, si l’électricité utilisée pendant la fabrication des cellules solaires est fournie par d’autres cellules solaires, les émissions de gaz à effet de serre du photovoltaïque pourraient être réduites de 50 à 70 %, selon le lieu de production (en Europe ou aux États-Unis). 7 En Chine, cette baisse pourrait être plus importante.

Une autre solution serait de dédier des centrales nucléaires à la production de cellules solaires. Comme le nucléaire laisse une empreinte carbone moins importante que l’énergie photovoltaïque, cette solution semble la plus simple et moins coûteuse pour produire un grand nombre de cellules solaires sans engendrer des demandes énergétiques et des émissions de gaz à effet de serre. Il ne faut cependant pas sous-estimer le travail que cela demanderait.

Une centrale nucléaire de 1 GW peut produire l’équivalent de 11 millions de mètres carrés de panneaux solaires par an, ce qui correspond à 1,66 GWp d’énergie photovoltaïque (en se basant sur une moyenne de 150 w/m2). Il aurait donc fallu 24 centrales nucléaires (soit un vingtième des centrales nucléaires présentes dans le monde) fonctionnant à plein régime pour produire l’équivalent du nombre de panneaux solaires produits en 2013. 27

Et le stockage énergétique ?

Pourquoi est-ce que la production d’énergie solaire demande tant d’énergie ? La faible intensité énergétique (bien plus basse que celle des énergies fossiles) et le caractère erratique de l’énergie solaire demande des installations bien plus énergivores que les énergies fossiles. Il est important de souligner que le caractère erratique de l’énergie solaire n’a pas été pris en compte dans nos analyses. L’énergie solaire n’est pas toujours disponible, c’est la raison pour laquelle il faut une source d’énergie de secours ou un système de stockage lorsqu’il y en a besoin. Cette variable n’est généralement pas prise en compte dans les ACV du photovoltaïque, malgré son importance.

Le stockage énergétique est aujourd’hui une réalité puisque plusieurs fabricants, dont Tesla, utilisent les batteries lithium-ion comme alternative à un réseau photovoltaïque inter-connectés. Les batteries lithium-ion sont plus compactes et supérieures aux batteries au plomb utilisées dans les panneaux solaires non connectés. De plus, les pays peu enclins à mettre en place du photovoltaïque connecté au réseau énergétique local pourraient se tourner vers cette solution.

Dans le prochain article, nous nous pencherons sur la durabilité d’un ensemble photovoltaïque à batterie lithium-ion. En attendant, profitez du soleil et restez à l’écoute.

Kris De Decker


  1. Utilities wage campaign against rooftop solar, Joby Warrick, The Washington Post, Mars 2015 

  2. Solar Power & Energy Storage: Policy Factors vs. Improving Economics(PDF), Morgan Stanley Blue Paper, 28 juillet, 2014 

  3. Solar at grid parity in most of the world by 2017. Giles Parkinson. Reneweconomy, janvier 2015 

  4. Deutsche Bank’s 2015 solar outlook: accelerating investment and cost competitiveness, 2015 

  5. Renewables 2014 Global Status Report, REN21, 2014 

  6. Deutsche bank anticipates 2015 global solar PV demand at 54 GW. Solar Server. janvier 2015. 

  7. Emissions from Photovoltaic Life Cycles, Vasilis M. Fthenakis, Hyung Chul Kim, Erik Alsema, in Environmental Science & Technology, 2008, 42 (6), pp. 2168-2174 

  8. Renewable and Sustainable. Presentation at the Crystal Clear final event, Munich, M.J. De Wild-Scholten 

  9. Update of PV energy payback times and life-cycle greenhouse gas emissions (PDF), In: 24th European Photovoltaic Solar Energy Conference. Hambourg, Allemagne. Fthenakis V., Kim, H.C., Held, M., Raugei, M., Krones, J. 

  10. Life Cycle Inventories and Life Cycle Assessments of Photovoltaic Systems (PDF). IEA International Energy Agency, Report IEA-PVPS T12 février 2011 Vasilis Fthenakis. octobre 2011. 

  11. Crystalline Silicon and Thin Film Photovoltaic Results—Life Cycle Assessment Harmonization. Laboratoire national sur les énergies renouvelables (National Renewable Energy Laboratory), 2013 

  12. Les données les plus récentes ne peuvent pas être confirmées, car elles ne sont pas encore publiques, mais nous estimons une valeur de 30 grammes de CO2e/kWh. 

  13. Domestic and overseas manufacturing scenarios of silicon-based photovoltaics: life cycle energy and environmental comparative analysis. Dajun Yue, Fengqi You, Seth B. Darling, in Solar Energy, Mai 2014 

  14. Technical Paper : Electricity-specific Emission Factors for Grid Electricity(PDF). Matthew Brander, Aman Sood, Charlotte Wylie, Amy Haughton, et Jessica Lovell. Ecometrica, Août 2011 

  15. Life Cycle Inventories of Electricity Mixes and Grid, Version 1.3 (PDF). René Itten, Rolf Frischknecht, Matthias Stucki, Paul Scherrer Institut (PSI). Juin 2014. 

  16. The climate change mitigation potential of the solar PV industry: a life cycle perspective, Greg Briner, 2009 

  17. Current State of Development of Electricity-Generating Technologies: A Literature Review“, Manfred Lenzen, Energies, Volume 3, numéro 3, 2010. 

  18. Solar Crisis: Cheap Chinese Solar Panels Prove Defective, Wolf Richter, Oil Price, mai 2013 

  19. Optimizing Greenhouse Gas Mitigation Strategies to Suppress Energy Cannibalism (PDF). J.M. Pearce. 2nd Climate Change Technology Conference, 12-15 mai, 2009, Hamilton, Ontario, Canada. 

  20. Towards Real Energy Economics: Energy Policy Driven by Life-Cycle Carbon Emission“, R. Kenny, C. Law, J.M. Pearce, Energy Policy 38, pp. 1969-1978, 2010 

  21. Une étude de 2009 [22] établit la limite du taux de croissance durable à 32 %, tandis qu’une étude de 2010 l’établit à 41 % [20]. Cependant, ces estimations sont basées sur un ensoleillement de 1700 kWh/m2/an, ce qui est la moyenne dans le sud de l’Europe, et non sur la répartition géographique des panneaux solaires. 

  22. Energy Payback for Energy Systems Ensembles During Growth (PDF), Timothy Gutowski, Stanley Gershwin et Tonio Bounassisi, IEEE, International Symposium on Sustainable Systems and Technologies, Washington D.C., Mai 16-19, 2010 

  23. En 2013, près d’un tiers des nouvelles installations de panneaux solaires dans le monde étaient situées en Chine, ajoutant près de 12,9 GW à la capacité des panneaux solaires, maintenant à 20 GW. [5] Les panneaux solaires fabriqués et installés en Chine engendrent la même quantité de gaz à effet de serre que les panneaux fabriqués et installés en Europe ; leur fabrication entraîne davantage d’intensité en carbone qu’en Europe, mais c’est aussi le cas du taux de carbone provenant du réseau électrique local. Malheureusement, la deuxième puissance solaire en 2013 était le Japon (7 GW de capacité en plus), qui possède un réseau électrique plutôt efficace et très peu d’exposition solaire. Lors du calcul du ratio de CO2 de 2008, l’étude mentionnée plus haut suppose une exposition solaire moyenne de 1200 kWh/m2/an (influencée par la production importante d’énergie solaire de l’Allemagne) et un remplacement d’intensité carbone de 500 gCO2e/kWh (ce qui démontre l’importance du réseau électrique allemand). Le même calcul a été effectué pour l’année 2013, et le résultat est de 583 gCO2/kWh de production de carbone moyenne(seulement 15 % plus important qu’entre 1998 et 2008) et d’une exposition solaire moyenne de 1250 kWh/m2/an (légèrement plus élevée que le résultat de 1200 kWh/m2/an calculé entre 1998 et 2008). Ce qui donne un taux de croissance durable de 16 % pour 2013. Ce chiffre est une estimation, car la localisation exacte des systèmes de panneaux solaires est inconnue. De plus, l’ensoleillement n’est pas la même dans toute la Chine. Si l’exposition solaire maximale est prise en compte (2185 kWh/m2/an) au lieu de la moyenne (1577 kWh/m2/an), la moyenne d’ensoleillement de la capacité solaire mondiale ajoutée en 2013 serait de 1465 kWh/m2/an au lieu de 1250. 

  24. Ces chiffres ne prennent pas en compte la quantité d’énergie dépensée lors de la fabrication des usines photovoltaïques, qui peut être conséquente dans le cas d’un développement important. Pour établir une comparaison solide, le même calcul devrait être fait pour l’électricité produite à partir d’énergies fossiles. Inclure ces données diminuerait cependant l’avantage comparatif de l’énergie solaire, car il faut bien plus d’énergie pour produire un système de 1 GW qu’il n’en faut pour produire un système de centrale à énergie fossile de 1 GW (cette dernière bénéficie également d’une plus grande durée de vie). De plus, une intensité carbone plus importante d’un réseau énergétique moyen augmenterait l’intensité carbone de la fabrication de systèmes photovoltaïques. 

  25. Pour les modules fabriqués en Chine et installés en France ou en Norvège, le ratio de CO2 est négatif. 

  26. Notre intention n’est pas de suggérer de produire toute l’électricité par des panneaux photovoltaïques, car d’autres sources d’énergie renouvelable sont disponibles. Ce que nous souhaitons démontrer est que le temps de retour énergétique et en CO2 est le facteur clé dans la viabilité de l’énergie photovoltaïque. 

  27. Ce calcul se base sur une consommation d’énergie de 5700 MJ lors de la fabrication d’un mètre carré de cellules solaires. Puisque la source contenant ce chiffre date de 1998 [28], nous avons divisé ce chiffre pour représenter les avancées technologiques. Cette estimation est optimiste, mais la capacité énergétique des techniques de production sera davantage améliorée, même si cette amélioration sera de moins en moins importante. 

  28. Energy pay-back time of photovoltaic energy systems: present status and prospects, E.A. Alsema, dans “Proceedings of the 2nd World Conference and Exhibition on photovoltaics solar energy conversion”, juillet 1998. 

274.53KB