Et après ? Le cycle de vie des installations d’énergie renouvelable

Tandis que la construction de nouvelles installations photovoltaïques et éoliennes ou la conception de lignes de transport d’énergie s’accélèrent, la question de l’impact environnemental de ces infrastructures nécessite de s’attarder sur leur cycle de vie complet. À l’heure où les premiers panneaux photovoltaïques commencent à devenir obsolètes et où les pales d’éoliennes doivent être remplacées, l’attention se porte sur la durée de vie des installations renouvelables, leur durabilité et recyclabilité. 

L’énergie grise, qu’est-ce que c’est ?  

Contrairement à l’énergie directe, facilement mesurable, nécessaire pour la fabrication d’un produit, d’un bâtiment ou d’une usine, l’énergie grise prend en compte toute l’énergie « cachée » nécessaire depuis sa conception jusqu’à sa fin de vie.  

Sont donc intégrés dans le calcul de l’énergie grise d’un produit ou d’une installation la conception en amont, l’extraction et le transport de toutes les matières premières utilisées et leur transformation jusqu’au produit fini, le conditionnement, la commercialisation du produit et son éventuel transport jusqu’à son lieu d’implantation ou de vente, son installation, son utilisation et entretien, et enfin, sa destruction et son recyclage.   

La prise en compte de l’énergie grise permet de mieux comprendre l’impact environnemental réel de tout produit, installation ou infrastructure.   

De la conception à la production : le coût environnemental des installations EnR

Un bilan positif pour le photovoltaïque 

Parmi les énergies renouvelables (EnR), le photovoltaïque progresse particulièrement rapidement dans le monde. Si c’est une bonne nouvelle pour les émissions de gaz à effet de serre des infrastructures de production d’énergie, il convient de s’interroger sur leur production et leur fin de vie à l’heure où les premières générations de panneaux solaires, conçues il y a environ trente ans, arrivent en fin de vie.  

La majorité des panneaux photovoltaïques sont composés de silicium, matière première des cellules photovoltaïques. Si le silicium est présent partout sur Terre, il ne l’est pas à l’état pur et doit être raffiné ou extrait à partir de quartz ou de sable, via un procédé de réduction énergivore. Les panneaux solaires contiennent aussi de l’aluminium (au niveau du cadre), du verre, du plastique dans lequel les cellules sont encapsulées, et des connexions en cuivre ou en argent.    

Depuis l’extraction du silicium jusqu’à la fabrication des panneaux, c’est en Chine que se concentre entre 75 % et 97 % de la production photovoltaïque. Et ces sites de production utilisent majoritairement des énergies fossiles. Ainsi, le calcul de l’empreinte carbone des installations photovoltaïques doit prendre en compte, en plus de l’empreinte énergétique de la fabrication des panneaux, celui de leur transport depuis la Chine. Quelques autres fabricants sont implantés aux États-Unis, en Allemagne et en France, mais leurs prix ne sont souvent pas assez compétitifs pour s’imposer, pour l’instant, dans le paysage international.  

Une fois produit, la durée de vie d’un panneau solaire est d’environ vingt-cinq ans. En fin de vie, si les panneaux sont généralement trop obsolètes pour être réutilisés, ils sont potentiellement recyclables à 95 %.  

Ainsi, on estime que le bilan carbone total d’un panneau solaire est d’environ 25 à 44 g CO₂ par kWh selon la région de fabrication et le type de panneau, ce qui en fait une solution très peu polluante. C'est plus de 20 fois moins que le charbon par exemple, ressource la plus polluante qui émet 1 060 g de CO₂ par kWh. 

Excellent bilan pour les éoliennes

Béton pour les fondations, acier pour la structure (nacelle, rotor et mât) sont le plus souvent favorisés lors de la construction d’éoliennes, afin de pouvoir supporter à la fois le poids de l’ouvrage et la force du vent. Les pales sont, quant à elles, construites avec des matériaux composites, comme la fibre de verre, également utilisée pour construire des coques de bateau ou des fuselages d’avion. Fabriquer de la fibre de verre nécessite de hautes températures (1 500 °C), donc une dépense énergétique importante.  

En mer, assembler des éoliennes offshore est souvent un défi de taille : elles sont équipées de turbines géantes et produisent jusqu’à 60 % d’énergie en plus que les éoliennes terrestres. À date, l’Haliade-X de GE Renewable Energy est l’éolienne la plus puissante au monde (13 MW). Elle a été conçue et assemblée en France dans l’extension du site de Saint-Nazaire réalisée par VINCI. 

Malheureusement, de nombreuses pales d’éoliennes en fin de vie sont enfouies ou incinérées, faute de trouver une filière de recyclage adaptée. Pourtant, des solutions de recyclage émergent. Certains matériaux verront leurs composants séparés pour être réutilisés. D’autres seront broyés afin d’intégrer la fabrication de béton renforcé.   

Malgré cela, l’empreinte carbone d’un site de production éolien terrestre est comprise entre 10 et 20 gCO₂eq/kWh, et entre 15 et 30 gCO₂eq/kWh pour l’éolien offshore – un meilleur score encore que le photovoltaïque !  

L’écoconception pour une installation exemplaire  

Quel que soit le choix de l’énergie, il est envisageable dès la conception de l’infrastructure de travailler à obtenir le meilleur bilan carbone possible. En faisant le choix de fournisseurs locaux utilisant des énergies propres – quitte à alourdir légèrement la facture initiale –, il est possible d'améliorer le bilan carbone de l’installation. Il faut alors intégrer le concept d’énergie grise et de cycle de vie dès la conception des solutions de production d’énergie. 

Durée de vie et production moyenne des installations EnR

Le repowering, c’est-à-dire le remplacement d’infrastructures énergétiques, est une stratégie qui permet en quelque sorte de prolonger la durée de vie de ces structures. Dans un contexte où l’on cherche à limiter l’artificialisation des sols, remplacer plutôt que démanteler entièrement un lieu de production tombe sous le sens. Ainsi, le remplacement d’un site photovoltaïque en fin de vie par une installation avec des panneaux désormais beaucoup plus performants ou le remplacement de parcs éoliens par des éoliennes dernière génération est possible. Le repowering de la centrale hydroélectrique Romanche-Gavet en France a par exemple permis d’augmenter de 40 % l’énergie produite par le site.  

Zoom sur… un projet de démantèlement

Pour que la transition énergétique soit possible, le démantèlement d’installations de production trop anciennes afin de favoriser l’émergence d’autres types d’énergies plus respectueuses de l’environnement est indispensable.  

Sources :

Courrier international – « Pourquoi la Chine construit une ligne électrique à ultra-haute tension ? ». https://evenements.courrierinternational.com/transition-ecologique/pourquoi-la-chine-construit-une-ligne-electrique-a-ultra-haute-tension/

VINCI – « VINCI signe le premier partenariat public-privé (PPP) dans la transmission électrique en Australie ». https://www.vinci.com/newsroom/communiques-presse/vinci-signe-le-premier-partenariat-public-prive-ppp-dans-la

Connaissance des énergies – « Qu’appelle-t-on l’énergie “grise” ? ». https://www.connaissancedesenergies.org/questions-et-reponses-energies/quappelle-t-lenergie-grise

Engie – « Comment sont fabriqués les panneaux solaires ? Tout savoir ». https://mypower.engie.fr/conseils/panneaux-solaires/caracteristiques-panneaux-solaires/comment-sont-fabriques-les-panneaux-solaires-tout-savoir.html#1

Statistica – « Panneaux solaires : la Chine domine la production mondiale ». https://fr.statista.com/infographie/29926/industrie-panneaux-solaires-production-mondiale-par-pays-et-regions/

ECOinfos énergies renouvelables – « Les émissions de CO₂ par source d’énergie renouvelable (ACV) ». https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/bilan-carbone/bilan-carbone-emission-co2-source-energie-renouvelable/

eMAG VINCI – « Éolien offshore : où en est-on dans le monde ? ». https://www.vinci.com/emag/eolien-offshore-ou-en-est-dans-le-monde

Hubency – « Comment recycler la fibre de verre ? ». https://www.hubency.com/dechets-valorises/dechets-inertes/fibre-de-verre/

ECOinfos énergies renouvelables – « Les émissions de CO₂ par source d’énergie renouvelable (ACV) ».  https://www.les-energies-renouvelables.eu/conseils/bilan-carbone/bilan-carbone-emission-co2-source-energie-renouvelable/

Hellio – « Quelle est la durée de vie d'un panneau solaire ? ». https://particulier.hellio.com/guide-solaire/fonctionnement/duree-vie-panneau-solaire

Leonard – « Projet Observaero : drones et IA transforment la maintenance des éoliennes ». https://leonard.vinci.com/observaero-drones-et-ia-transforment-la-maintenance-des-eoliennes/

Leonard – « Repowering et transition énergétique, un coup d’accélérateur ? ». https://leonard.vinci.com/repowering-et-transition-energetique-un-coup-daccelerateur/

VINCI – « VINCI remporte un contrat de démantèlement de réacteurs nucléaires en Suède ». https://www.vinci.com/newsroom/communiques-presse/vinci-remporte-un-contrat-de-demantelement-de-reacteurs-nucleaires-en