Bilan carbone et temps de retour énergétique

Résumé : Heliotrop a réalisé une analyse de cycle de vie d’une centrale 2 MW utilisant ses unités photovoltaïques à haute concentration (HCPV), avec l’aide de professeurs des Mines ParisTech : l’utilisation de très peu de semi-conducteurs (10cm² de cellules par m² !) et de matériaux recyclables conduit à des résultats excellents. Le bilan carbone obtenu est de 12,5 gCO2eq/kWh et la centrale produit en 6 mois l’énergie totale utilisée pour sa fabrication (temps de retour énergétique).

Heliotrop est le fabricant français de modules photovoltaïques à haute concentration (HCPV), technologie de troisième génération particulièrement adaptée aux zones à fort ensoleillement. Grâce à l\'utilisation de lentilles, la lumière du soleil se concentre sur de petites cellules solaires à très haut rendement (triple jonction). Les modules Heliotrop ont une efficacité quasi-double des systèmes PV conventionnels, permettant une réduction des coûts substantielle.

Ils sont fabriqués en France, avec des partenaires industriels issus de l’automobile qui revalorisent leur ligne de production et en utilisant de l’électricité à basse teneur en CO2. A puissance comparable, la surface de semi-conducteurs requise est 2 000 fois moindre que pour le photovoltaïque conventionnel (données Heliotrop). Les unités CPV Heliotrop utilisent des matériaux à longue durée de vie et recyclables à l’aide des filières actuelles (verre, aluminium et acier).

Les scenarios que nous avons analysés sont les suivants : fabrication des modules et des trackers en France pour une centrale de 2MWc dans le sud de la France (ensoleillement direct de 1850kWh/m²/an) ou au Portugal (1 950kWh/m²/an) avec une durée de vie de 30 ans. Nous avons déterminé un productible de 3,4 GWh par an sur la base de 1850 kWh/m2/an et un rendement supposé de 27 %.

La base de données ADEME Bilan Produit 2008 [1] a été utilisée pour évaluer l’impact des matériaux contenus dans les modules (principalement aluminium et verre) et les trackers (acier galvanisé et béton). Pour 2MWc, on a par exemple 110 tonnes d\'aluminium, 30 tonnes de verre, 270 tonnes d\'acier et 1 600 tonnes de béton. Le transport des modules et trackers en camion depuis la France vers les sites a aussi été considéré. Enfin, pour les composants complexes (cellules triple-jonction, onduleurs, moteurs, boites de contrôle des trackers, câblages), nous avons utilisé des sources d\'analyse de cycle de vie existantes prenant en compte les processus de fabrication [2],[3]&[4]. Nous avons aussi pris en compte la fin de vie/recyclage de l\'acier, aluminium, béton et verre.

 Nous n\'avons pas pris en compte les flux entre fournisseurs. En effet le transport sur 1000km des modules assemblés et trackers est déjà quasi-négligeable, a fortiori les flux entre fournisseurs le sont. Les étapes d\'installation et démantèlement du site n’ont pas non plus été prises en compte pour la même raison.

Le bilan carbone ainsi obtenu est de 12.5 gCO2eq/kWh pour une durée de vie de 30 ans et l’installation totale possède un temps de retour énergétique de 6 mois (en incluant bien les pièces à remplacer en maintenance comme les onduleurs par exemple). Les résultats sont identiques à 1% près entre le Sud de la France et le Portugal.

Annexes :


Décomposition des émissions – centrale CPV Heliotrop.
Sources : [1],[2],[3],[4] et étude Heliotrop




Source : EDF [9], étude Heliotrop



Source : [5],[6],[7],[8], étude Heliotrop





Source : [5],[6],[7],[8], étude Heliotrop



Nous tenons à remercier tout particulièrement M. Dominique Marchio (professeur à Mines ParisTech), M. Bruno Duplessis (responsable de projets Mines ParisTech), M. Jérôme Adnot (professeur à Mines ParisTech) ainsi que M. Sylvain Gabarrou, (Doctorant CEA Grenoble sur l’analyse de cycle de vie du photovoltaïque), pour leurs conseils sur ce projet.

Références :

[1] Bilan Produit ADEME 2008.

[2] Life Cycle Assessment of the 33 kW Photovoltaic System on the Dana Building at the University of Michigan: Thin Film Laminates, Multi-crystalline Modules, and Balance of System Components Sergio Pacca, Deepak Sivaraman and Gregory A. Keoleian Center for Sustainable Systems

[3] Energy Payback Time of the High-concentration PV System FLATCON®Gerhard Peharz and Frank Dimroth*,Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Heidenhofstrasse 2, 79100 Freiburg, Germany

[4] Energy Payback Time of a SolFocus Gen1 Concentrator PV System Artin Der Minassians Rouin Farshchi, Jimmy Nelson, Corinne Reich-Weiser, Teresa Zhang, 2006

[5] Solar as an environmental product: Thin-film modules – production processes and their environmental assessment

[6] Energy Payback Time of the High-concentration PV System FLATCON®Gerhard Peharz and Frank Dimroth*,Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Heidenhofstrasse 2, 79100 Freiburg, Germany

[7] Energy Payback Time of a SolFocus Gen1 Concentrator PV System Artin Der Minassians Rouin Farshchi, Jimmy Nelson, Corinne Reich-Weiser, Teresa Zhang, 2006

[8] http://www.amonix.com/content/sustainability

[9] EDF, Méthode d’élaboration de l’indicateur d’émission de CO2, 2005

replique montre A propos d’Heliotrop
Heliotrop (qui signifie Tournesol en grec) est une société française créée en 2009. Heliotrop développe des unités solaires CPV (Concentrated Photovoltaics), en partenariat avec plusieurs laboratoires du CEA-Liten (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives – Laboratoire d’Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux) et avec des sociétés leader européens des métiers de l’automobile. La technologie CPV Heliotrop a récemment remporté plusieurs prix d’innovation (Mairie de Paris, Cleantech Republic). Heliotrop est dirigée par trois associés : M. de Salins (Mines de Paris, responsable R&D puis responsable d’investissements en France et au Moyen Orient), M. Laferrière (entrepreneur et ancien cadre dirigeant chez Xerox et British Telecom) M. Bellavoine (Supélec, Georgia Institute of Technology, MBA INSEAD, Conseil en Organisation et en Stratégie en France, Philippines et Pays-Bas).

Heliotrop possède des bureaux à Paris et Lyon.

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