Impact environnemental panneau photovoltaique

En France le solaire a le vent en poupe. Les installations se multiplient, notamment la construction d’immenses parcs photovoltaïques au sol. Ces fermes solaires sont souvent qualifiées par leurs promoteurs de solutions miracles pour lutter contre le réchauffement climatique. Cependant beaucoup d’entre elles suscitent le rejet des riverains qui ne les trouvent pas si écologiques que ça.

Mais comment réellement caractériser cet impact environnemental panneau photovoltaïque ?

Nous tentons ci-dessous d’apporter des réponses sur les différents facteurs environnementaux de ces installations, notamment lorsqu’elles sont installées au sol en pleine nature. 

Dans cette rubrique on intègre l’impact de la fabrication des panneaux. Ceux-ci comprennent plusieurs matières majeures :

• Les cellules photovoltaïques, réalisées à base de silicium
• Les panneaux de protection, en verre
• Les cadres et structures métalliques, généralement en aluminium.   

Cette fabrication nécessite donc d’extraire, traiter, modifier, transporter des matériaux en mettant en œuvre des processus physico-chimiques. Ces processus sont consommateurs d’énergie. En particulier le cycle de traitement et de fabrication des cellules photovoltaïques à partir du silicium est très énergivore. On comprend bien que la nature de l’énergie employée dans ces transformations sera déterminante pour évaluer l’impact des panneaux sur le climat. A ce jour, en 2023, la grande majorité des panneaux employés pour construire des parcs photovoltaïques provient de Chine.

Le bilan carbone associé à cette fabrication fait de ces matériels une source de production d’énergie renouvelable la moins décarbonée :

• Electricité hydraulique : 6g de CO2 par kwh produit;
• Electricité éolienne : 15g de CO2 par kwh produit;
• Electricité photovoltaïque : 44g de CO2 par kwh produit; 

Ces données sont issues de la base Empreinte® de l’ADEME. Pour mémoire, l’électricité produite à partir du nucléaire, moyen de production majoritaire en France, est très bas voisin de 6g de CO2 par kwh produit, selon la même source. On le voit le photovoltaïque est la source de production d’électricité renouvelable la moins efficace en termes d’émissions de gaz à effets de serre.  

Bien que cela ne soit pas complètement un impact environnemental, l’emploi de ces matériels faits en Chine détériore la balance commerciale.  

La durée de vie des panneaux solaires est limitée à 25 ou 30 ans. Dans le bilan environnemental, il faut prendre en compte leur démontage et recyclage en fin de vie.

Enfin pour constituer et maintenir un parc photovoltaïque, il faut ajouter d’autres éléments comme :

• Les supports métalliques des panneaux et leur fixation dans le sol (pieux ou béton);
• Les câbles de transport d’énergie;
• Les appareils de conversion (onduleurs, pour transformer le courant continu en courant alternatif);
• Les bâtiments pour les transformateurs et armoires de distribution;
• Les chemins d’accès;
• La clôture, les moyens de surveillance éventuels;
• Les opérations de maintenance;
• Le démantèlement en fin de vie.

Les émissions liées à ces composants aggravent le bilan carbone des fermes solaires au sol qui ne peuvent plus se prévaloir de contribuer à faire baisser les émission de gaz à effet de serre dans la production d'électricité.  Voir l'exemple du projet de Saint Trinit.

C’est cet effet, visible, des installations photovoltaïques, qui fait le plus souvent réagir les riverains. Ce qu’il faut bien réaliser, c’est que le photovoltaïque est très gourmand en surfaces. La production d’énergie par m2 utilisée est assez faible : la puissance crète d’un panneau (qu’il peut fournir dans des conditions optimales) s’élève en moyenne à 200W par m2 de panneaux.

Pour fournir une puissance crète de 1kW, il faut donc 5 m2 de panneaux. Pour une centrale solaire  au sol d’une puissance de 1MW il faut compter 5000m2 de panneaux qui seront installés sur une surface de 1 hectare (deux fois plus) compte tenu des servitudes de circulation et d’espacement nécessaire entre les panneaux.

Une installation de 1MW crète produira annuellement entre 1GWh et 1,5 GWh en fonction du lieu. Dans les meilleures conditions d’ensoleillement en France métropolitaine, on ne peut pas compter sur plus de 1500 heures annuelles d’ensoleillement optimal. En Provence, on compte même plutôt sur 1250/1300 heures annuelles. A surface égale, un parc photovoltaïque produit environ 200 fois moins d’électricité qu’une centrale nucléaire par exemple.

Les surfaces peuvent être considérables, et on voit des projets de plusieurs dizaines à centaines d’hectares se développer dans le pays. L’effet sur le paysage peut être très significatif et dégradant. A une époque où l'on cherche à limiter l'artificialisation, les projets de fermes solaires rongent les terres à grande échelle. Sur l'exemple de la photo ci dessus, on se rend compte que la surface du parc solaire est plus importante que celle du bourg des Mées. Le bourg est en haut à gauche de la photo, le parc photovoltaïque en bas à droite.   

Ce peut être un facteur de dévalorisation du foncier pour le voisinage.

Il faut considérer deux cas de figures :

• Le parc est construit sur une zone naturelle;
• Le parc est construit sur une zone artificialisée.

Dans le deuxième cas, la biodiversité sera probablement peu affectée car on part d’une situation déjà très dégradée. Mais dans le cas de parcs photovoltaïques installés à la suite d’un défrichement d’une zone boisée, la biodiversité, végétale et animale sur le lieu sera très perturbée. Il faut aussi tenir compte de la clôture autour du parc qui empêchera les animaux de grande taille de circuler librement sur toute la surface du parc.  Les études d'impact environnemental préalables à l'installation de fermes solaires sont à étudier avec soin sur ces aspects.  Celles ci doivent inventorier la faune (oiseaux, reptiles, mammifères, batraciens, papillons...) et toute la flore présentes au dessus du sol, sur le sol et sous le sol et étudier, les perturbations qu'engendra la construction et l'exploitation du parc photovoltaïque. 

Au-delà de sa fabrication, l’impact environnemental du photovoltaïque sur le climat résulte de deux facteurs. Le premier concerne encore une fois le déboisement. Lors des saisons chaudes, les forêts rafraichissent localement l’atmosphère par le phénomène d’évapotranspiration que provoque la photosynthèse. Le phénomène est endothermique. La vapeur d’eau générée absorbe de la chaleur qui est transporté par la masse d’air en altitude. Cette vapeur d’eau pourra contribuer sur son parcours à des précipitations.  Ce phénomène permet de recycler l’eau de pluie en autres pluies sur les continents. Il est fondamental dans l’entretien du cycle de l’eau. Couper des arbres affaiblit ce phénomène, et peut conduire, dans des cas extrêmes, à la désertification.

Déforester pour installer un parc photovoltaïque contribue à moins faire pleuvoir. Dans le contexte de changement climatique violent que nous vivons, supprimer de la végétation, notamment boisée, c’est faire quelques pas vers la désertification. 

Le deuxième effet concerne aussi l’élévation locale des températures, mais par la présence même des panneaux photovoltaïques. Les observations réalisées par des équipes de chercheurs ont montré que la température au-dessus et au-dessous des panneaux était plus élevée de quelques degrés que l’atmosphère ambiante (3 à 4 degrés cf ci contre). La température de surface du panneau peut s’élever à 70°C en cours de journée par température élevée. Ce phénomène commence en milieu de journée lorsque l’ensoleillement croît et perdure tard dans la nuit.

Ces courbes sont issues d'une étude publiée dans la revue scientifique Nature.

C’est la conception du panneau solaire qui provoque cet effet : l’énergie absorbée par les cellules pour produire de l’électricité est faible, de l’ordre de 15 à 20% de l'énergie par unité de surface. La couleur sombre du panneau lui confère un albédo (capacité à réfléchir la lumière) bien plus faible que l’environnement. Sa température de surface augmente et se propage à la couche d’air en contact qui ensuite par convection réchauffe l’atmosphère proche.  

Un parc photovoltaïque constitue donc un immense radiateur, surtout en été par fort ensoleillement. Lors de périodes de canicules, l’impact environnemental peut être dérangeant pour l’environnement naturel et le voisinage. L'heure est à la chasse aux îlots de chaleur en ville. Il serait  absurde d'en créer à la campagne.