Lorsqu’on évalue la durabilité d’une technologie verte, il est indispensable de regarder au-delà de sa phase d’utilisation. Pour le photovoltaïque, un indicateur clés permet de mesurer sa pertinence écologique : le Temps de Retour Énergétique (TRE).
Le temps de retour énergétique (TRE) correspond à la durée nécessaire à une installation photovoltaïque pour produire une quantité d’énergie équivalente à celle qui a été consommée tout au long de son cycle de vie, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à son recyclage en fin de vie. Cette énergie mobilisée tout au long du cycle de vie est appelée énergie grise.
La fabrication constitue la phase la plus énergivore du cycle de vie d’un système photovoltaïque. Les modules représentent à eux seuls plus de 60 % de l’énergie grise totale de l’installation.
Parmi les matériaux utilisés, le silicium est celui dont la production est la plus consommatrice d’énergie. Aujourd’hui, la grande majorité des panneaux photovoltaïques sont composés de cellules en silicium cristallin. Bien que le silicium soit le deuxième élément le plus abondant de la croûte terrestre après l’oxygène, il n’existe pas à l’état pur dans la nature. Il doit être extrait à partir du quartz ou du sable puis subir plusieurs étapes de purification particulièrement énergivores avant d’atteindre le niveau de pureté requis pour les cellules photovoltaïques.
La Chine domine largement cette filière puisqu’elle assure une part majeure de la production mondiale de silicium, et plus globalement des modules photovoltaïques. Selon les étapes considérées de la chaîne de valeur, entre 75 % et 97 % de la production mondiale est aujourd’hui localisée dans ce pays. Cette concentration géographique a une influence importante sur l’empreinte énergétique et carbone des panneaux, d’autant plus que l’électricité utilisée dans certaines régions productrices provient encore largement de sources fossiles.
Outre le silicium, les panneaux photovoltaïques contiennent également du verre, de l’aluminium pour le cadre, des polymères destinés à l’encapsulation des cellules ainsi que des métaux conducteurs tels que le cuivre et l’argent. L’extraction et la transformation de ces matériaux contribuent également à l’énergie grise du système, bien que dans des proportions plus faibles que le silicium.
Au-delà des panneaux eux-mêmes, d’autres équipements participent à l’énergie grise de l’installation, notamment les onduleurs, les structures de fixation, les câbles électriques et les équipements de raccordement.
La forte concentration de la production en Chine implique souvent un acheminement sur plusieurs milliers de kilomètres jusqu’aux marchés européens.
Toutefois, malgré les distances parcourues, les études d’analyse du cycle de vie montrent que le transport représente généralement une part relativement limitée de l’énergie grise totale comparativement à la fabrication des modules. Même lorsque les panneaux sont assemblés en Europe, il est important de noter que le silicium ainsi que certains composants intermédiaires sont souvent importés d’Asie. Cela implique des besoins logistiques significatifs, lesquels sont pris en compte dans l’évaluation du cycle de vie de l’installation.
Une fois installée, une centrale photovoltaïque produit de l’électricité sans émission directe de polluants atmosphériques ou de gaz à effet de serre. Durant son exploitation, ses besoins énergétiques sont très faibles et se limitent principalement à certaines opérations de maintenance ou au remplacement ponctuel d’équipements.
En France, le temps de retour énergétique des installations photovoltaïques est estimé entre 1 et 1,5 an selon plusieurs paramètres :
Les progrès technologiques réalisés au cours des trente dernières années ont permis de diviser ce délai par près de trois. Cette amélioration s’explique notamment par l’augmentation continue du rendement des cellules photovoltaïques, qui permet de produire davantage d’électricité avec une quantité moindre de matériaux et de surface installée. Dans les régions bénéficiant d’un fort ensoleillement, le temps de retour énergétique est généralement plus court puisque la production annuelle d’électricité y est plus élevée.
Les panneaux photovoltaïques possèdent une durée de vie moyenne comprise entre 30 et 40 ans, avec une baisse progressive de leurs performances au fil du temps. En fin de vie, la majorité de leurs composants peut être valorisée. Aujourd’hui, jusqu’à 95 % des matériaux constituant un panneau peuvent être recyclés.
En France, la collecte et le traitement des panneaux usagés sont assurés par l’éco-organisme Soren, qui organise leur recyclage et la réutilisation des matériaux récupérés.
Ainsi, malgré une consommation d’énergie importante lors de sa fabrication, une installation photovoltaïque compense rapidement cette dépense grâce à sa production d’électricité renouvelable. Son faible temps de retour énergétique, sa longue durée de vie et les progrès constants réalisés en matière de recyclage en font une technologie essentielle dans le cadre de la transition énergétique.
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