EcoSPV, un nouvel outil dédié à l’analyse de cycle de vie des centrales photovoltaïques

Connaître l’impact environnemental des technologies photovoltaïques permet de travailler à sa réduction plus efficacement. Beaucoup d’efforts de recherches sont donc faits pour caractériser cet impact, notamment par l’Analyse de Cycle de Vie (ACV). Le CEA développe depuis plusieurs années des outils d’analyse d’impact environnemental dont EcoPV, un outil d’évaluation et d’amélioration dédié à l’écoconception des panneaux photovoltaïques, et EcoSS, un outil similaire dédié aux performances environnementales des systèmes de stockage par batteries. C’est un axe fort de l’ITE INES.2S, au service de la filière solaire.

L’impact d’une centrale photovoltaïque est l’addition de celui des modules (ou panneaux), majoritaire dans le cas de l’impact carbone ou celui sur la couche d’ozone, et de celui de ce qu’on appelle le « BOS » pour Balance of System. Le BOS est constitué de tous les composants d’une centrale, ou d’un système photovoltaïque, autres que les panneaux photovoltaïques : du câblage, des interrupteurs, un système de montage, un ou des onduleurs, du stockage 

La participation significative du BOS à certains impacts environnementaux, comme ceux liés à l’écotoxicité ou à la toxicité humaine (avec une part plus de 75% de ce critère), rend l’étude de ce domaine particulièrement importante. D’autant que l’impact des panneaux photovoltaïque se réduit lui au fil des années, avec pour effet de faire augmenter la proportion d’impact environnemental due au BOS dans les centrales.

Problème, les données utilisées dans la littérature pour caractériser l’impact du BOS sont pour la plupart dépassées. Cela se répercute directement sur la qualité et la pertinence des résultats d’ACV. On peut retrouver, par exemple, en 2020, des données datées de 2000-2004, largement dépassées technologiquement, dans les recommandations sur les ACV issus d’acteurs officiels et de renom. La rareté et la non-pertinence de ces données s’expliquent, par exemple, par l’absence de disponibilité des constructeurs d’onduleurs pour fournir les inventaires de matériaux/processus permettant de caractériser l’impact de leurs produits. Dans ce domaine en effet, très compétitif, divulguer la composition d’un produit aurait, pour eux, des conséquences négatives.

Sont pris en compte dans l’outil actuel les composants principaux de l'installation électrique : les onduleurs (dont la fonction est de convertir l'électricité continue sortant des modules solaires en alternatif), les transformateurs (élevant la tension de l'électricité pour l'adapter à celle du réseau), les modules photovoltaïques et leurs supports, ainsi que les câbles électriques. Ce sont les composants présumés avoir le plus d’impact environnemental.

Sont exclus à ce stade le creusement des tranchées de câbles, les boîtiers de jonction, ainsi que les protections supplémentaires pour les câbles souterrains, les câbles reliant les onduleurs aux transformateurs, les boîtiers électriques intégrés aux sous-stations électriques, toutes les installations auxiliaires, comme les locaux nécessaires aux employées, le SCADA (monitoring), la vidéo-surveillance, le gros œuvre, donc la préparation du terrain en amont (défrichage, viabilisation, terrassement), la clôture d'enceinte de la centrale.

Par ailleurs, toutes les phases du cycle de vie ne sont pas prises en compte. Seules les phases d'extraction, de fabrication et d'installation rentrent actuellement dans le cadre de cette étude.