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

L’outil, qui prend en compte les onduleurs, les transformateurs, les modules photovoltaïques et leurs supports, ainsi que les câbles électriques, produit différents indicateurs, comme le temps de retour énergétique et le temps de retour CO2. Il est pour l’heure utilisé en interne dans le cadre de travaux de recherche avec des partenaires industriels ou académiques du CEA.Après EcoPV, un outil d’évaluation et d’amélioration dédié à l’écoconception des panneaux photovoltaïques, et EcoSS, dédié aux performances environnementales des systèmes de stockage par batteries, le CEA travaille actuellement sur un nouvel outil d’analyse de cycle de vie des centrales photovoltaïques. Développé dans le cadre de l’ITE INES.2S, celui-ci intègre une interface interactive pour paramétrer les différents composants (onduleurs/transformateurs, câbles, modules et supports de modules), et les informations concernant la centrale (localisation, puissance installée).

Interrogée par pv magazine France, une porte-parole du CEA a déclaré que « l’outil est aujourd’hui utilisé dans le cadre de travaux de recherche avec des partenaires industriels ou académiques du CEA. Il n’est donc pas en accès libre ». Mais il pourrait dans le futur potentiellement être adapté et transféré pour un usage privé et commercial.
Périmètre de EcoSPV

EcoSPV, dans sa première version, prend en compte les composants principaux de l’installation électrique : les onduleurs, les transformateurs, les modules photovoltaïques et leurs supports, ainsi que les câbles électriques. Selon le CEA, ce sont en effet les composants présumés avoir le plus d’impact environnemental.
Périmètre de l’étude. Image : INES-CEA
A ce stade sont exclus : 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. Toutefois, le périmètre de l’outil pourra être progressivement étendu, « en fonction des études en cours et de la disponibilité des données ».
Comparaison avec une centrale de référence
L’outil produit différents indicateurs, comme le temps de retour énergétique et le temps de retour CO2, et fournit un graphique global avec les impacts en proportion des différents composants et la possibilité de « zoomer » sur un impact particulier. Chaque composant est traité avec le même détail ce qui permet d’attribuer avec plus de précision les impacts aux sous-composants.
Cela est rendu possible grâce à la modélisation de deux centrales en parallèle, la centrale étudiée et une centrale « de référence », modifiable au besoin. Par défaut, la centrale de référence intègre des grandeurs « classiques » issues de la modélisation d’un cas réel, sur lesquelles il est possible de s’appuyer en cas de doute.

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.
Cependant, comme l’indique le CEA dans un communiqué, 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.
C’est dans ce contexte que le CEA a développé cet outil couplé à une base de données intégrant des données à jour qui doit permettre d’obtenir des résultats d’impacts plus précis, cohérents et personnalisés, sans faire appel, ou très peu, à du temps d’expert.