Les panneaux solaires sont-ils 100%
écologiques ?
TR à présenter a : Mme Prudhomme et M Perez
Paul Craveiro première année de BGVN
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Table des matières
Introduction ... 2
Caractéristiques des panneaux solaires ... 3
Fabrication ... 4
Recyclage ... 5
Conclusion ... 6
Annexes ... 7
Bibliographie ... 8
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Introduction
L’énergie solaire est une source de la vie sur terre, elle est responsable de tous les cycles de la nature comme le climat et la photosynthèse.
L’effet photovoltaïque a été découvert en 1939 par le physicien français Edmond Bequerel.
Ce n’est qu’en 1954 que le premier panneau solaire a été conçu mais encore beaucoup trop cher à produire.
C’est dans les années 1960 durant la course à l’espace que cette technologie a vraiment progressé et a été utilisé de manière sérieuse.
Avec le temps et l’avancée des technologies de nouvelles méthodes de production permettent de diminuer le coût de production et d’être ainsi une alternative viable à l’énergie fossile.
C’est à partir de 1999 que le marché s’oriente vers le « raccordé réseau » : particulier, PME, logement collectif.
Aujourd’hui la part de production d’énergie renouvelable augmente chaque année, en 2017 la part des énergies renouvelables en France était de 16,8 % dont 1,7 % pour le solaire.
Nous pourrons donc nous demander :
Quel est l’impact des panneaux solaires sur l’environnement ?
Pour répondre à cette question nous allons voir dans un premier temps les caractéristiques des panneaux solaires puis leurs moyens de production et enfin leur recyclage.
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Caractéristiques des panneaux solaires
Les panneaux solaires sont des dispositifs technologiques énergétiques solaires à base de capteurs solaires thermiques ou photovoltaïques qui convertissent les rayonnements du soleil en énergie thermique ou électrique.
Les premiers panneaux solaires des années 80 avaient une durée de vie de 25 ans, ils arrivent donc aujourd’hui dans leur phase de recyclage.
Les modèles les plus récents ont une durée de vie de 50 ans voire plus, la filière Tesla a même annoncé une garantie illimitée pour ses toitures solaires.
La puissance de production est exprimée en Kilowatt-crête (kWc), la puissance d’un panneau solaire en kWc mesure sa production d’électricité, cette caractéristique technique dépend du panneau en lui-même et non pas de l’endroit ou il est posé, mais la productibilité, elle, dépend
des facteurs comme l’emplacement et l’ensoleillement.
La puissance est donc déterminée par les matériaux utilisés et la surface.
Les panneaux solaires peuvent être thermiques ou photovoltaïques.
Il existe deux types de panneaux photovoltaïques les monocristallins et les polycristallins.
Les monocristallins, par rapport au polycristallins offrent à surface égale et par faible ensoleillement un rendement légèrement supérieur, ils sont donc conseillés pour les surfaces limitées et les contrées les moins bien ensoleillées.
Les panneaux thermiques servent à produire de la chaleur pour chauffer de l’eau.
Aujourd’hui ce sont les panneaux solaires photovoltaïques qui sont le plus utilisés et qui nous intéresseront donc le plus.
C’est la production qui est la plus consommatrice en énergie, mais l’écoconception progresse sans cesse et l’impact environnemental diminue grâce au rendement cellulaire qui augmente.
Les matériaux utilisés sont principalement le silicium, l’aluminium, le verre,l’ argent et l’EVA.
Ces matériaux ne sont pas des plus rares, le silicium et le verre sont tous deux composés principalement de sable, l’une des matières premières les pus disponibles sur terre.
De plus ces matériaux présentent tous une grande capacité de recyclage.
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Fabrication
La fabrication des deux types de panneaux photovoltaïques est identique, leur différence est dans la façon de refroidir le silicium.
L’énergie utilisée pour la production est appelée énergie grise, un panneau solaire met en moyenne 1 à 5 ans à rentabiliser cette perte d’énergie.
Les panneaux solaires photovoltaïques sont composés principalement de silicium, c’est grâce a cette matière qu’ils sont conducteurs et qu’ils fonctionnent.
Le silicium n’existe pas à l’état libre, il faut donc utiliser différents minéraux comme le sable ou le quartz qu’il faut ensuite réduire avec un mélange de bois à haute température, le silicium brut, une fois produit il faut le purifier jusqu’à ce que la qualité soit suffisante, il s’agit là du silicium solaire.
Le silicium solaire se présente sous forme de cailloux qui seront fondus à 1450 C° pour produire des blocs appelés lingots.
Ces lingots sont ensuite découpés en tranches très fines appelées wafers, ces derniers sont alors traités pour devenir semis conducteurs on parle de dopage, après cette étape les wafers sont capables de convertir la lumière du soleil en électricité.
par la suite un revêtement anti reflets bleus est alors appliqué pour augmenter la quantité de
lumière absorbée.
après toutes ces étapes un circuit électrique est installé sur les wafers pour permettre au courant d’être transféré.
Le résultat de ces étapes donne une cellule photovoltaïque, assemblées ensemble les cellules sont encapsulées entre une plaque de verre, un film en EVA et des couches de polymère pour être protégées.
Derrière sont raccordés la boite de jonction et les connecteurs, le tout est alors encadré par de l’aluminium.
Cette production n’utilise pas de matériaux extrêmement rares mais elle est extrêmement énergivore.
Le principal problème de leur fabrication est qu’ils sont majoritairement produits en Chine, un pays où l’empreinte carbone est beaucoup plus élevée car l’électricité chinoise provient beaucoup des énergies fossiles, il faut aussi prendre en compte l’acheminement le plus souvent par voie navale elle aussi très polluante.
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Recyclage
En France depuis 2014 le recyclage des panneaux solaires photovoltaïques est obligatoire, les fabricants, importateurs ou revendeurs sont tenus de reprendre les panneaux en fin de vie
« gratuitement » (le coût de cette reprise est compris dans le prix d’achat des panneaux solaires). Ils doivent également financer le traitement et la collecte des déchets.
L’association européenne PV-cycle a créé un système de collecte et de recyclage des panneaux et propose des solutions de traitement conformes à la directive déchets d’équipement électriques et électroniques.
Les modèles au silicium cristallin représentent 90% du marché, ils sont aujourd’hui recyclables à 100% car ils sont composés à 75% de verre qui est recyclable à l’infini tout comme son cadre en aluminium, à l’intérieur du panneau il y a un film plastique en EVA qui peut être refondu ou bien bruler pour générer de l’électricité.
Il ne reste donc plus que les cellules en silicium et les conducteurs électriques, ces dernières sont en aluminium, en argent ou en cuivre, ces éléments sont séparés mécaniquement et chimiquement afin d’être réutilisés.
Il existe déjà une usine de recyclage en France, elle se situe dans les bouches du Rhône, elle a pour objectif de recycler 8000 tonnes sur 4 ans ce ne sont pas moins de 95% des panneaux solaires silicium cristallin qui y sont recyclés.
Les panneaux solaires étant soumis à une réglementation stricte et à un fort taux de recyclabilité ont de beaux jours devant eux.
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Conclusion
Pour répondre à la problématique nous pourrons dire que les panneaux solaires ne sont pas 100% écologiques car leur production est extrêmement énergivore mais cette « énergie grise » est tout de même vite rentabilisée par leur production d’électricité qui ne pollue pas.
Par leur matériau recyclable à presque 100%, les panneaux solaires s’inscrivent dans une logique durable.
Avec le progrès technique leur durée de vie ne cesse d’augmenter et leur production devient de moins en moins énergivore, de quoi assurer un bel avenir au photovoltaïque, une solution inévitable à l’avenir aux vues de la disparition des énergies fossile et des problèmes environnementaux que ces ci causent.
Mais pour être le plus écologique possible il ne faut pas installer un maximum de panneaux, mieux vaut limiter nos besoins en électricité que d’augmenter notre capacité de production.
Une solution pour l’avenir pourrait être les low-tech ces technologies simples qui ne mobilisent pas de ressources rares et qui évitent les gaspillages.
Résume
Nowadays, renewable energies are booming in the face of environmental problems.
Solar panels are a source of clean and sustainable energy for their recyclability.
Indeed primarily composed of glass, silicon and aluminum they are recyclable at almost 100%.
Despite all their production is very energy-intensive but this "gray energy" is profitable over 1 to 5 years by solar panels.
Carbon-neutral production is a must-have solution for the future.
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Annexes
Figure 1 actu-environnement.com recyclabilité d'un panneau solaire
Figure 2 composition d'un panneau photovoltaïque / systèmesolaire.fr
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Bibliographie
• Panneaux solaires France.com ; l’histoire des panneaux solaires
• Electricité de France.fr ; le solaire photovoltaïque en chiffre
• Actu environnement.com ; Top départ pour recycler les panneaux photovoltaïques en France ; 02/07/18 ; Baptiste Clarke
• www.wedemain.fr ; Fabrication, recyclage... quel est le véritable impact écologique des panneaux solaires ? ; 31/08/17 ; Jean Jacques Valette
• La fabrication des panneaux solaires photovoltaïques - partie 1 ; vidéo ; 2m33 ; totalsolarexpert ; 13/06/17
• Quelleénergie.fr ;
• Actu environnement ; panneaux solaires : quel impact pour l’environnent ? ; 01/12/2014
