Photovoltaïque : les pistes pour améliorer le bilan environnemental

Relocaliser la fabrication des panneaux photovoltaïques réduirait l'impact environnemental de la filière        © Vadim

Pour améliorer le bilan environnemental des panneaux photovoltaïques, un rapport préconise de relocaliser l'extraction de ressources minérales et les différentes étapes de fabrication, en s'appuyant sur le tissu industriel existant.

« L'électricité produite à partir d'un module photovoltaïque présente un bilan carbone largement inférieur au bilan carbone de l'électricité produite à partir de charbon ou de gaz. (...) Cependant, cette source d'énergie, à l'instar d'autres sources d'énergies renouvelables, mobilise davantage de ressources minérales et de sols que les sources d'énergies conventionnelles », indique un rapport, publié par le ministère de la Transition écologique dans le cadre du Plan national de programmation des ressources minérales de la transition bas-carbone.

Le document identifie les étapes les plus impactantes pour l'environnement et les voies pour réduire ces impacts. La relocalisation d'un grand nombre d'activités est la clé, souligne-t-il.

L'impact environnemental par filière

Le rapport passe en revue les impacts environnementaux des différentes technologies photovoltaïques. La phase de fabrication des modules cristallins constitue l'essentiel des émissions de gaz à effet de serre et d'autres polluants atmosphériques (Nox, SO2, PM10, COV), et notamment la purification du silicium et sa cristallisation en lingots. Les émissions de ces deux étapes sont liées au mix électrique des pays d'implantation des unités industrielles (Chine principalement).

L'étape de fabrication des wafers engendre de nombreuses pertes de micro-copeaux de silicium (environ 40 %), évacués sous forme liquide (kerf). « Des solutions de recyclage sont cependant en cours de développement en Europe et viseraient à réintégrer directement le kerf soit au niveau de la fabrication des lingots (en remplacement du polysilicium) soit au niveau de la fabrication du polysilicium (en remplacement du silicium métal) », indique le rapport. Ce qui réduirait l'impact environnemental.

Un bilan plus lourd pour les centrales au sol

Les centrales au sol affichent un bilan environnemental plus lourd que les installations sur toiture, souligne le rapport : « Par leur emprise, les centrales au sol impactent les écosystèmes à travers les remaniements puis le recouvrement partiel du sol (effets de l'ombrage des panneaux sur la température du sol et ses caractéristiques pédologiques qui peuvent avoir des conséquences directes sur le développement de la végétation), la fragmentation des habitats naturels (...), les changements microclimatiques ou les modifications de comportements de différentes espèces d'animaux ».

 Pour la technologie CdTe (tellurure de cadmium), les impacts environnementaux sont directement liés à la toxicité du cadmium, et ce, à toutes les étapes : extraction, production des cristaux, fabrication des cellules, recyclage. En revanche, cette technologie est moins émettrice de CO2, car moins énergivore que le photovoltaïque cristallin.

Enfin, les cellules à pérovskite seule sont moins énergivores. En revanche, leur association avec le silicium et le plomb, pour améliorer les rendements, augmente les émissions de gaz à effet de serre et de polluants, ainsi que la toxicité.

Recyclage : créer des filières à haute valeur ajoutée

Pour limiter les impacts environnementaux, le rapport explore plusieurs pistes. Le recyclage des panneaux en fin de vie pourrait en faire partie, « à condition que les procédés de recyclage ne soient pas eux-mêmes à l'origine d'impacts environnementaux plus lourds que les procédés de production primaire ».

Aujourd'hui, seuls les matériaux utilisés en masse sont recyclés : le verre et l'aluminium. Mais l'enjeu est de récupérer les matériaux stratégiques : le tellure pour les panneaux CdTe et le silicium pour les panneaux cristallins. Mais « aujourd'hui, le recyclage des panneaux PV cristallins est nouveau et doit être amélioré : il n'existe pas de procédé pour récupérer le silicium et le traitement du verre n'est pas à haute valeur ajoutée (notamment à cause de la présence d'antimoine). Pour les panneaux CdTe, les procédés actuellement utilisés sont mal connus ».

Cependant, il est encore temps de construire ces filières, en s'appuyant sur le tissu industriel existant : « les 50 000 à 60 000 tonnes de panneaux mises sur le marché en France chaque année ne deviendront des déchets que dans 20 à 30 ans », indique le rapport.

Ouvrir des mines en France pour limiter les impacts ?

Puisque le mix énergétique pèse sur le bilan environnemental des panneaux, relocaliser la fabrication présenterait un net avantage. Mais les impacts environnementaux ne se limitent pas au bilan carbone, note le rapport, qui recommande également de privilégier une production nationale de matières primaires et secondaires, qui serait plus responsable. « La France est présente notamment dans la production primaire du silicium métal, de l'indium et de l'antimoine. Elle est aussi présente dans la production secondaire de cadmium et de l'argent. (...) Certaines ressources primaires nécessitent de faire approfondir la connaissance du sous-sol plus ou moins profond par le BRGM afin d'en mesurer leur attrait économique ». Mais l'ouverture de nouvelles mines en France devra respecter les meilleurs standards environnementaux et sociaux, prévient le rapport.

Par ailleurs, une entreprise française, Ferropem, fabrique du silicium-métal mais ne produit pas de polysilicium. « L'absence d'entreprises françaises dans le domaine du polysilicium peut s'expliquer par la forte intensité capitalistique des usines (seules les grandes usines sont rentables) et la présence d'acteurs déjà importants, y compris européens », justifie le rapport. Or, cette étape est très énergivore et il est indispensable de la relocaliser. Des soutiens publics seront donc nécessaires, notamment pour pallier le manque d'investissements privés, ainsi qu'une réelle valorisation de la production bas carbone.

Relocaliser toute la fabrication

La fabrication des lingots, wafers et cellules pourrait également être relocalisée en s'appuyant sur le tissu industriel existant. Aujourd'hui, l'Europe se positionne surtout sur l'assemblage des modules, laissant l'essentiel de la chaîne de valeur (et de la valeur ajoutée) en Asie. « La reconquête industrielle serait possible en visant la fabrication de panneaux haut-rendement (monocristallins, hétérojonction, etc.) et bas carbone. Ce marché est aujourd'hui loin d'être saturé. Il n'est en effet investi que par quelques acteurs norvégiens au niveau des étapes de fabrication de lingots et de wafers. Leur capacité de production (environ 1 GWc annuel) reste faible par rapport aux besoins à venir du marché français ». Développer une vision de filière, de la production des matières premières à la fabrication, paraît nécessaire, en s'appuyant sur des démarches d'écoconception, estime le rapport.

Enfin, certains marchés de niche pourraient être opportuns : l'intégré au bâti (BIPV), le photovoltaïque intégré aux véhicules (Toyota et BMW ont lancé de premières applications avec du VIPV), les modules légers et nomades pour le domaine militaire et le tourisme, les infrastructures routières solaires (pistes cyclables, parking, passages piétons…) ou encore le solaire flottant.

Sophie Fabrégat / www.actu-environnement.com