ETUDE DE L IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA PRODUCTION D ÉLECTRICITÉ VERTE PAR VOIE PHOTOVOLTAÏQUE LABORATOIRE DE GÉNIE CHIMIQUE

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Céline Fontaine
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CHIMIQUE Procédés et développement durable S.

1 ETUDE DE L IMPACT ENVIRONNEMENTAL DE LA PRODUCTION D ÉLECTRICITÉ VERTE PAR VOIE PHOTOVOLTAÏQUE Université de Liège Faculté des Sciences Appliquées LABORATOIRE DE GÉNIE CHIMIQUE Procédés et développement durable S. GERBINET, S. BELBOOM, A. LEONARD saicha.gerbinet@ulg.ac.be

2 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 5. Conclusions et perspectives

3 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 5. Conclusions et perspectives

Introduction Concept de développement durable http://www.ymag.

4 Introduction Concept de développement durable consulté le Protocole de Kyoto Plan «Climate Action» Sources renouvelables d électricité

5 Introduction et objectifs Panneaux photovoltaïques vs électricité disponible sur le réseau Analyse du cycle de vie

6 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 5. Conclusions et perspectives

La méthodologie ACV Etapes: http://www.ecopartners.fr/images/droite/acv_grand.

7 La méthodologie ACV Etapes: consulté le Logiciel: SimaPro Méthode: ReCiPe Base de données: EcoInvent

8 La méthodologie ACV Inventaire Matières premières Ressources Énergie Processus élémentaire Emissions Air Eau Produit(s) Sol 8

9 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 5. Conclusions et perspectives

10 Les différents types de panneaux Technologie Durée de vie Avantages Inconvénients Perspectives 10 ans à 90% Assez chère, 2 à 3 fois Bon rapport Devrait dominer le Silicium multi Pc moins d'énergie pour la coût/puissance marché dans les dix cristallin 25 ans à 80% production que le mono c- surface prochaines années Pc Si Silicium monocristallin Silicium amorphe Silicium ruban CdTe CIS 25 ans à 90% Pc 30 ans à 80% Pc 10 ans Meilleur rapport puissance/surfac e Meilleur coût par Wc Croissance rapide du cristal Domain, F. Solaire Photovoltaique Chère et forte consommation en énergie pour la production Faible rendement donc grande surface de capteur, faible durée de vie Utilise certains matériaux toxiques Ressource en Indium limité Bon avenir si le coût baisse en améliorant encore le rendement Promis à un grand avenir si amélioration de la durée de vie Décroissance du prix de production dans le futur Décroissance du prix de production dans le futur Décroissance du prix de production

11 Etape 1: Objectifs et champ d étude Objectifs: Comparaison de l impact environnemental de - la production d électricité par PVs - l électricité disponible sur le réseau pour l alimentation d un ménage belge pendant un an, soit 3650 kwh (= unité fonctionnelle). Intermittence : non prise en compte

Etape 1: Objectifs et champ d étude http://www.ecobase21.

12 Etape 1: Objectifs et champ d étude consulté le

13 Etape 1: Objectifs et champ d étude MG- Silicium Eg- Silicium Silicium hors spécification Sog- Silicium Silicium polycristallin Système de raccordement

14 Etape 2: Inventaire Description du PV choisi (basé sur la littérature): - Module en silicone multicristallin - Efficacité : 14 % - Durée de vie : 30 ans - Installation montée sur toit, orientation sud, inclinaison de 30 par rapport { l horizontal - Coefficient de performance : 75 % - Deux onduleurs et une installation électrique - Irradiation moyenne pour Bruxelles : 960 kwh/m 2 /an Surface de 35,5 m 2

15 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 4.1. Caractérisation 4.2. Pondération 4.3. Etude de sensibilité : - scénarii 4.4. Analyse d incertitude - méthode 4.5. Comparaison vs réseau 4.6. Temps de retour énergétique 5. Conclusions et perspectives

16 Interprétation des résultats Caractérisation en pourcentages relatifs

17 en point Interprétation des résultats Installation électrique Onduleur 3kWp Encadrement Production des modules Production des cellules Production des tranches Production de sog-si Production de MG-silicone Extraction de la silice Scores pondérés

18 en % Interprétation des résultats Etude de sensibilité - scénarii Système de raccordement Encadrement Production des modules Production des cellules Production des tranches Production de sog-si Production de MG-silicone Extraction de la silice Caractérisation

19 Interprétation des résultats Etude de sensibilité - scénarii Système de raccordement 0,09 0,08 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 0 sans onduleur et installation électrique avec onduleur et installation électrqiue Impact du changement Combustibles fossiles climatique sur la santé humaine 0,16 0,14 Scores pondérés 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 Caractérisation combustibles fossiles écotoxicité marine écotoxicité terrestre acidification terrestre formation de particules toxicité humaine ressources minérales écotoxicité d'eau douce eutrophisation eau douce chgt clim (écosystème) oxydants photochimiques chgt clim (santé humaine) Score Unique sans onduleur et installation électrique avec onduleur et installation électrqiue

20 en % Interprétation des résultats Etude de sensibilité - scénarii Purification du silicium 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, encadrement production des modules production des cellules production des tranches production de HS-Si production de MG-silicone extraction de la silice Caractérisation

21 Interprétation des résultats Etude de sensibilité - scénarii Purification du silicium Combustibles fossiles Impact du changement climatique sur la santé humaine Scores pondérés Scores Unique

22 Interprétation des résultats Etude de sensibilité - méthode MidPoint 120, 100, 80, 60, 40, 20, 0, Installation électrique Onduleur 3kWp Encadrement Production des modules Production des cellules Production des tranches Production de sog-si Production de MG-silicone Extraction de la silice Caractérisation

23 en % Interprétation des résultats Etude d incertitude Caractérisation en pourcentages relatifs - EndPoint

24 Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse

25 Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse Électricité belge 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Electricité belge PV normalisation

26 % Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse Électricité belge - incertitude

27 Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse Électricité belge - incertitude.

28 en point Comparaison : PVs vs électricité Allemande, Belge et Suisse 1 0,9 combustibles fossiles 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 ressources minérales écotoxicité marine écotoxicité d'eau douce écotoxicité terrestre eutrophisation eau douce acidification terrestre chgt clim (écosystème) 0,2 formation de particules 0,1 oxydants photochimiques 0 toxicité humaine Electricité allemande Electricité belge Electricité suisse PV chgt clim (santé humaine) Scores uniques

29 Temps de retour énergétique = Rapport entre l énergie consommée pendant le cycle de vie et l énergie produite par an Mix énergétique utilisé pour la production d électricité Européen Belge Suisse Allemande Temps de retour énergétique (en année) Toujours inférieur à la durée de vie

30 Évaluation environnementale de systèmes de production d'électricité renouvelable 1. Introduction et objectifs 2. La méthodologie ACV 3. Les panneaux photovoltaïques 4. Résultats 5. Conclusions et perspectives

31 Conclusions et perspectives Conclusions - Importance de la production de silicium de grade solaire - Avantage vis-à-vis de l électricité du réseau Perspectives PVs: nombreuses avancées encore attendues Croissance attendue Incertitudes élevées: intérêt de disposer de données plus fiables Prendre en compte le recyclage Prendre en compte intermittence

32 Merci pour votre attention! LABORATOIRE DE GÉNIE CHIMIQUE Procédés et développement durable S. Gerbinet S. Belboom A. Léonard 32

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