Quel est le bilan énergétique d’un système PV

vendredi, janvier 8, 2016

Quel est le bilan énergétique d’un système PV ?

Ou : Pendant combien de temps un panneau photovoltaïque doit-il fonctionner afin de remplacer l’énergie utilisée pour sa fabrication?

La réponse à ces questions a été le sujet de plusieurs études (voir Références en bas de page), en bref :

– Il faut de 2 à 4 ans pour un système PV utilisant des cellules poly cristallines. Les variations sont dues au climat local et à l’inclinaison des modules (en toiture ou en façade)

– Il faut moins de 15 à 18 mois pour un système PV utilisant des modules photovoltaïques amorphes.

Avec une durée de vie de 30 ans, on peut dire qu’un système photovoltaïque va produire de l’électricité sans aucune pollution pendant près de 90% de sa vie.
Bilan énergétique d’un système solaire photovoltaïque raccordé au réseau

La consommation d’énergie nécessaire pour la fabrication de systèmes photovoltaïques est comparable avec l’énergie consommée dans l’extraction, le transport et le raffinage des énergies fossiles, mais celles-ci vont ensuite produire des déchets et contribuer à la pollution.

Une étude (publiée en avril 2006) réalisée par l’Agence International de l’Énergie et la fédération de l’industrie photovoltaïque européenne (EPIA), donne une analyse comparée du bilan énergétique de systèmes photovoltaïques dans le monde.

Les conclusions de l’étude pour la France

Recyclage des panneaux PV PARIS LYON MARSEILLE
toiture façade toiture façade toiture façade
Production annuelle (kWh/kWc) 872 595 984 632 1.317 878
Temps de retour énergétique en années 2,9 4,3 2,6 4,0 1,9 2,9

D’après le document en anglais « Compared assessment of selected environmental indicators of photovoltaic electricity in OECD cities. « Voir Brochure-indicateurs_26_pays.pdf

L’énergie grise

On appelle  » énergie grise » l’énergie nécessaire pour permettre la consommation de l’énergie utile

Si l’on prend l’exemple du chauffage à mazout, la mesure du niveau du réservoir constitue la seule indication de la consommation d’énergie qui est fournie. Mais a cette consommation directement perceptible s’ajoutent les éléments suivants:
– production du carburant (extraction et transport du pétrole, raffinage, désulfuration, livraison)
– construction de la chaudière à mazout (fabrication, chauffage et éclairage des usines correspondantes)
– construction des infrastructures (réservoir à mazout et cheminée, énergie électrique pour l’exploitation de la chaudière et des pompes de circulation)
– entretien du système de chauffage (pièces de rechange, ateliers de service technique, ramoneur, contrôle officiel des valeurs d’émission)
– élimination ou recyclage (chaque étape du processus produit des déchets).

La somme de l’énergie consommée pour ces besoins annexes est appelée « énergie grise » et il faut une certaine quantité afin de produire de l’énergie utile. Cependant, le rapport entre l’énergie grise et l’énergie utile est positif pour les énergies renouvelables et négatif pour tous les autres supports énergétiques.

Quel est l’énergie grise incorporée dans l’installation et l’utilisation d’un système PV ?

Les cellules photovoltaïques mono et polycristallines sont fabriqués à partir de tranches de silicium cristallisé. La purification et la cristallisation de silicium sont les parties du procédé de fabrication qui demandent le plus d’énergie. Ensuite, il faut couper le cristal en tranches et les assembler en module.

Le calcul de l’énergie consommée pendant ce procédé est complexe car l’industrie PV récupère une partie du silicium de l’industrie micro-électronique et d’autres facteurs concernant le conditionnement entre en jeu. L’énergie nécessaires pour la fabrication et l’installation d’un système PV raccordé au réseau est estimée à environ 600 kWh/m2.

Dans le cas le modules photovoltaïques amorphes, très peu de matériau semi-conducteur est utilisé et c’est la fabrication du support de la couche mince qui demande la plus grande quantité d’énergie. L’énergie nécessaires pour la fabrication et l’installation d’un système PV raccordé au réseau est estimée à environ 420 kWh/m2.

La croissance constante du marché mondial encourage l’industrie photovoltaïque à améliorer les performances des modules et des procédés de fabrication industrielle. Ainsi la part d’énergie grise diminue par rapport à la productivité globale.
L’énergie grise incorporée dans les systèmes photovoltaïques
mesurées en années de production, suivant les techniques
actuelles et les techniques prévisibles dans un avenir proche.
D’après le NREL, Ministère de l’Énergie des Etats-Unis

Pour plus d’information rendez vous sur le site http://www.pvcycle.org/

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