Energie / Impact environnemental du photovoltaïque
Le photovoltaïque est un candidat sérieux à la première place parmi les énergies renouvelables, grâce à deux atouts majeurs : son fonctionnement ne produit aucune sorte de nuisance ; intrinsèquement modulaire, il peut être installé au plus près des consommateurs sur les bâtiments et autres surfaces.
Mais est-ce suffisant ?Dossier coordonné par le Comité de liaison énergies renouvelables (CLER)(1)
Marc JEDLICZKA, directeur général d’Hespul.
1 - Qu’en est-il, du berceau à la tombe ?
L’analyse du cycle de vie des différentes filières montre que c’est de très loin la consommation d’énergie nécessaire à la fabrication des modules qui génère le plus fort impact sur l’environnement.
Le « temps de retour énergétique », c’est-à-dire le temps mis par un système en fonctionnement à rembourser cette énergie, est donc un indicateur essentiel.Pour le silicium cristallin (95 % du marché), les publications scientifiques mondiales(2) s’accordent sur un temps de retour inférieur à quatre ans pouvant être réduit de moitié dans les prochaines années, à mettre en regard d’une durée de vie « physique » de 30 ans actuellement avec une tendance à l’augmentation. Matériau stable et présent dans la nature en très grande quantité, le silicium ne présente aucun danger par lui-même pour l’environnement.
Une certification ISO 14001 pour toutes les usines…Par contre les process industriels de purification et d’encapsulation nécessitent l’utilisation de substances potentiellement dangereuses : rejets chlorés pour le raffinage, polyéthylène-glycol pour le sciage, pâtes métalliques à l’aluminium, à l’argent ou au plomb pour la sérigraphie, soude et produits fluorés, chlorés ou phosphorés pour la fabrication des cellules, fluor dans les polymères des faces arrière des modules. L’utilisation de tous ces produits, d’usage courant dans de nombreuses industries, doit bien entendu être surveillée de très près pour éviter tout rejet : c’est l’objet des certifications ISO 14 000 dont toutes les usines photovoltaïques sont aujourd’hui dotées, sauf peut-être quelques-unes situées en Chine.
… qui sont également soumises à la directive SevesoUn autre point sensible est l’utilisation, dans les premières phases de traitement après extraction, de gaz toxiques, inflammables et à fort pouvoir de réchauffement climatique (silanes), qui nécessitent des installations en parfait état de marche : c’est pourquoi elles sont soumises aux directives de type « Seveso » qui imposent un suivi très régulier non seulement par l’exploitant mais aussi par les autorités publiques et les riverains.
Enfin, l’utilisation d’une colle spéciale pour l’encapsulation (éthylène-vinyl-acétate, ou EVA) complique, surtout d’un point de vue « mécanique », la déconstruction des modules en fin de vie, mais une solution très prometteuse d’encapsulation sous vide(3) est actuellement en cours d’expérimentation en Rhône-Alpes et devrait résoudre définitivement ce problème.
Des produits chimiques dangereux utilisés dans la fabrication des couches mincesLes filières « couches minces » (5 % du marché) ont un temps de retour énergétique inférieur au silicium (3 ans actuellement, pouvant être ramené à un an), un avantage qui s’ajoute à un coût généralement inférieur. Mais certains des matériaux de base aux noms exotiques qu’elles utilisent (cadmium, tellurium, indium, selenium, arsenic, gallium, …) peuvent, même s’ils sont piégés dans les modules, être dangereux pendant la fabrication et en fin de vie. Outre un strict contrôle des process de fabrication, ceci impose une réponse appropriée pour la collecte et le recyclage. Les résultats actuels (sur les modules cassés) font état d’un taux de récupération et de réutilisation de plus de 95 % pour le cadmium, ce qui a conduit à introduire une dérogation spécifique au photovoltaïque pour ce matériau interdit depuis septembre 2008 dans l’Union Européenne.
En complément de ces avancées techniques, l’industrie a commencé à mettre en place des fonds dédiés au financement de la collecte en fin de vie, alimentés par une taxe appliquée dès aujourd’hui à chaque module vendu. Ces efforts sont coordonnés par l’association européenne PV-Cycle(4) qui rassemble désormais la quasi-totalité des industriels mondiaux autour de cet enjeu fondamental.
2 - Centrales au sol, écosystèmes et usage des sols : comment les concilier ?S’il est évident que les qualités intrinsèques du photovoltaïque sont les mêmes à la campagne qu’en ville, l’observation des quelques centaines de parcs au sol en service en Allemagne montre que, moyennant quelques précautions de bon sens, leur impact sur les écosystèmes locaux est extrêmement réduit.Ce retour d’expérience a permis d’élaborer des recommandations reprises dans un guide qui a été récemment
traduit et adapté par le MEEDDAT(5) et qui fait un point détaillé sur l’ensemble des questions qui peuvent se poser : qualité des sols, biodiversité, régime des eaux, paysage, etc.
Quelques règles pour éviter les impacts sur la biodiversité et le paysageLa structure des sols est préservée dès lors que l’on ne procède pas à de lourds travaux de génie civil, la plupart du temps inutiles ; aucun impact négatif sur la biodiversité n’a été mesuré, et elle peut même être améliorée par la création de zones d’ombre. Les clôtures, obligatoires pour des raisons de sécurité, peuvent être équipées de dispositifs spéciaux pour laisser passer la faune terrestre, et l’on peut ménager des corridors écologiques entre différentes zones d’un même parc. Il est relativement facile d’intégrer les parcs photovoltaïques dans le paysage. Par rapport à leurs cousins éoliens, ils bénéficient de plusieurs atouts (absence de mouvement qui attire l’œil, structure horizontale de faible hauteur, couleurs discrètes, …) et une simple haie en bordure des terrains peut très souvent suffire à les faire disparaître de la vue.
Conflits d’usage des sols : le photovoltaïque ne s’implantera pas n’importe oùL’une des questions qui soulève légitimement le plus d’inquiétudes est celle de la concurrence de l’usage des sols entre production alimentaire et énergétique. Contrairement aux biocarburants dont le développement est à l’origine de ces inquiétudes, la qualité agronomique des sols n’a strictement aucun intérêt pour le photovoltaïque, qui peut être installé sur n’importe quel type de terrain. Compte tenu des importantes superficies de terrains disponibles en France (terrains vagues à proximité des habitations, surfaces déjà artificialisés ou polluées, zones industrielles, abords de grandes infrastructures, décharges fermées…), il n’y a aucune nécessité d’installer les parcs photovoltaïques sur des terrains agricoles.
Une emprise au sol bien moindre que d’autres énergiesEn outre, le rendement énergétique du photovoltaïque est très nettement supérieur à celui de la biomasse. Ainsi la superficie de terrains qui serait nécessaire pour produire 100 % de l’électricité actuellement consommée en France (1,4 million d’ha) ne représenterait que 40 % de celle qui sera occupée par des cultures énergétiques pour fournir les 10 % d’incorporation de biocarburants qui est l’objectif de la loi POPE de 2005 (3,4 millions d’ha). Au total, la surface de terrain nécessaire pour produire la consommation électrique d’une famille est de l’ordre de 70 m2, soit à peu près la superficie moyenne d’un logement, et il suffit de 2 hectares de terrain (soit un carré de 150 mètres de côté, ou encore 4 terrains de football) pour couvrir par exemple la consommation d’un village de 1 000 habitants.
État et évolution des affectations de sols en France (en ha). Source : Solagro + Hespul
Et encore, les surfaces réellement couvertes par les modules ne représentent que 30 à 35 % de la surface des terrains (voire 15 à 20 % avec les systèmes de suivi du soleil, les trackers, qui permettent d’augmenter fortement la production à l’hectare). Des étudiants en agronomie de Toulouse ont pu identifier une trentaine de possibilités d’exploitation des 70 % restant pour des productions agricoles (élevage ovin, apiculture, maraîchage, …).
Loin des messages alarmistes que l’on entend parfois, il semble donc tout à fait possible de trouver la voie d’un développement équilibré du photovoltaïque faisant une place raisonnable aux parcs au sol, qui représentent une manière réellement écologique de valoriser une partie des terrains délaissés qui jalonnent le territoire de la France.
L’excellence environnementale à portée de mainIl serait certainement présomptueux d’affirmer que tout est parfait, mais entre les qualités intrinsèques de la technologie, les efforts soutenus de l’industrie pour minimiser encore son impact et quelques règles simples à adopter pour favoriser les parcs au sol « écologiques », on voit bien que l’excellence environnementale est à portée de main. Une douce mais ferme pression de l’opinion publique, et singulièrement des écologistes qui ne peuvent que soutenir a priori les énergies renouvelables, reste la meilleure garantie sur le court, moyen et long terme pour que cette excellence soit bien au rendez-vous.
Notes :1. Dossier extrait du dossier spécial « Impacts environnementaux des énergies renouvelables », CLER Infos n° 70, mai-juin 2009.
2. Reprises et compilées dans l’étude publiée en 2007 par Hespul pour le compte du programme PVPS de l’AIE, accessible à l’adresse :
www.photovoltaique.info/Le-temps-de-retour-energetique.html.
3. Comme pour les résistances électriques des lunettes arrières des voitures.
4.
www.pvcycle.org 5. Téléchargeable sur :
www.industrie.gouv.fr/energie/renou/se_ren_photovolt.htm.