IMPACT CARBONE & AO CRE – Modules low-carbone : quelles sont les alternatives prometteuses ?

Norvège, bilan carbone ultra compétitif mais supply insuffisant : retour d'expérience CRE3

Les fabricants de modules PV cristallins l’ont rapidement compris, produire des modules basés sur un supply Norvégien est la solution la plus simple et la plus rapide pour déployer une offre au bilan carbone gagnant pour les AO CRE.

Appuyé par un mix électrique favorable, la filière norvégienne a été la première à réaliser des ACV sur les conseils des développeurs français qui ont rapidement identifié les pistes d’optimisation (process moins énergivore comme la purification par voie métallurgique ou encore l’utilisation de Polysilicium recyclé dans les lingots) et surtout un mix électrique au contenu carbone parmi les plus bas de la planète.

Ainsi pour la période CRE 3 la quasi-totalité des lauréats l’ont été grâce, en partie, à des modules produits à partir de Polysilicium et de Lingots (parfois même de Wafers) Norvégiens. Les valeurs finales obtenues par les fabricants de modules sont très compétitives et tournent autour des 400 kgCO2eq/kWc. Les améliorations successives ont, par la suite amenées ces valeurs à des niveaux parfois inférieur à 350 kgCO2eq/kWc.

Les Tiers-1 s'y mettent

Quand les AO ont été lancés, la problématique bilan carbone en vue de certification dédiée n’intéressait que très peu les grands industriels mondiaux du Solaire.

Depuis, les volumes lauréats ont fortement augmenté et la dynamique des AO a été pérennisé. Les industriels Tier 1 commencent donc à s’y intéresser de près. Nombreux sont ceux tombés dans la facilitée en optant eux-mêmes pour un supply upstream norvégien sous-estimant ainsi les conséquences de leur dépendance future à ce supply insuffisant.

Ceci dit, il convient de considérer qu’en investissant dans leur compétitivité, ce qui revient, avant tout, à baisser les coûts de production tout en augmentant le rendement de leurs modules, ces « top manufacturers » aux fortes capacités de production investissent indirectement sur la réduction de leur impact carbone. En effet, moins de matières et moins d’énergie consommées pour un module plus puissant revient, au-delà de baisser les coûts de production au watt crête, à considérablement réduire son impact environnemental.

Reste à identifier les process les plus pertinents et structurer une supply-chain spécialement dédiée au « low-carbon » alternatif à la Norvège.

Recyclage et réduction des pertes de matières

Depuis quelques années l’industrie s’interroge sur la façon de valoriser les pertes matières coûteuses qui surviennent en amont de la chaîne de valeur lors du sciage des lingots et wafers. En effet, à l’issue de ces 2 étapes c’est plus de 60 % de Polysilicium perdu pour fabriquer un wafer polycristallin et 75 % pour un monocristallin.

Aujourd’hui, certains fabricants de lingots et de wafers ont mis en place des process de recyclage sur leur site de production permettant, au-delà de faire des économies, de réduire leur impact carbone. Ils réincorporent les chutes générées dans la fabrication de nouveaux lingots, et ce  à une grande échelle.

Un autre exemple représentatif est le sciage des wafers au fil diamant (DWS) qui permet de réduire les pertes tout en diminuant la consommation d’énergie nécessaire au process. Cette méthode de découpe est dorénavant largement adoptée par les leaders de la fabrication de wafers.

Augmentation de la puissance module au service de l'optimisation carbone

Les innovations réalisées en termes de process et d’architecture cellules et modules (voir le post « Technical PV Outlook ») participant à la hausse des puissances modules ont un impact significatif sur la réduction de la valeur du bilan carbone par kilowatt-crête.
Cellules PERC, N-Type, module half-cells, shingled cells, bifacial etc… Ces produits font d’ores et déjà partie de la gamme de produits proposée par les fabricants Tiers-1 qui sont les piliers de la R&D de la filière photovoltaïque.

Vers un bilan carbone compétitif y compris dans les pays au mix énergétique défavorable

Même si l’on source le polysilicium de Corée (pays disposant d’une industrie de purification de Polysilicium à la hauteur de l’enjeu et d’un mix électrique satisfaisant) et que l’on combine l’ensemble des améliorations décrites ci-dessus, on ne peut égaler le scénario norvégien d’un point de vue impact carbone.

Les lauréats étant engagés à installer le module déposé lors de leur candidature, le problème de pénurie va donc peser tôt ou tard sur le supply modules AO CRE et risque de s’intensifier.

Il s’agira alors d’aller chercher d’autres solutions industrielles à la hauteur de l’enjeu. Ce que nous verrons dans un prochain chapitre.

ACV : Analyse de Cycle de Vie