Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation
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Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation



  1. #1
    pedrogaza

    Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation


    ------

    Bonjour,

    Je suis prof de physique et bien ignorant sur le sujet des panneaux PV.

    Je préparai un exercice pour mes élèves de terminale pour leur montrer que bien que les panneaux PV nécessitent beaucoup d'énergie (carbonée) à la fabrication, ils remboursaient leur dette carbone rapidement.
    Mais en faisant les calculs je ne trouve pas ça du tout. Je cherche à savoir ce qui cloche dans mon raisonnement ou dans mes données.

    Dans l'étude [1] (citée par l'ADEME) on trouve ceci :

    These new results show that the current carbon emissions of scSi and mc-Si PV systems range from 1010 to 1087 kgCO2eq/kWp,
    Donc les panneaux monocristallins au Si (scSi) ont des émissions de l'ordre de la tonne de CO2eq par kW installé.

    Imaginons la situation suivante : des panneaux fabriqués en chine (comme la plupart), installé en France, pour une utilisation en autoconsommation.

    Données :
    *
    • Émissions de CO2 de la fabrication : E =1000 kgCO2eq / kWp (voir ci- dessus)
    • Intensité carbone de la production d'électricité française 2024, RTE [2] me donne Ic = 21,3 gCO2eq/kWh, mais ils disent que c'est une année record. Je vais plutôt prendre 25 gCO2/kWh
    • Production annuelle de panneau : j'ai pris P = 1000 kWh/an pour 1kWp


    Calcul du taux de retour carbone :
    TRC = (E)/(P × Ic) = 1000 / (1000 × 0,025) = 40 ans ??!!


    Ce qui fait plus que la durée de vie du panneau. Dit autrement ce panneau va émettre plus de carbone à sa fabrication qu'il n'en évitera pendant son utilisation. On pourrait aussi ajouter à cela que l'augmentation de la puissance électrique installée va mécaniquement diminuer les prix et donc augmenter la consommation…
    Comment justifier l'installation de panneaux PV en autoconsommation sur le plan écologique ?

    Un avis de l'ADEME [3] arrive a une conclusion opposée mais il considère que la production PV efface 300gCO2eq/kWh en partant du principe qu'elle remplace du fioul et du gaz. Savez-vous comment cette hypothèse est argumentée ? Cette hypothèse est-elle valide en autoconsommation ?

    Merci d'avance pour vos éclairages.


    [1] Fthenakis, V., & Leccisi, E. (2021). Updated sustainability status of crystalline silicon‐based photovoltaic systems: Life‐cycle energy and environmental impact reduction trends
    [2] https://assets.rte-france.com/prod/p...caise-2024.pdf
    [3] https://librairie.ademe.fr/energies/...voltaique.html

    -----

  2. #2
    TioChanclas

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Bonjour,

    Ne disposant pas de cette compétence, loin de moi l'idée d'être utile aux calculs que vous élaborez.

    Toutefois, j'ai lu et relu votre exposé, et (navré si c'est une erreur) il me semble que votre raisonnement ignore le bilan-carbone du recyclage de ces panneaux, une fois leur vie terminée. Or ce bilan carbone est réel et pas du tout anecdotique.
    Peut être faut-il aller encore plus loin dans votre démarche.

    En tous cas, je suivrai attentivement votre fil, qui devrait prouver que c'est à la fin de la foire qu'on compte les bouses...

  3. #3
    gts2

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Bonjour,

    Ce que vous faites c'est de comparer les émissions carbone du nucléaire et du photovoltaique, et le photovoltaique est, en effet, un peu moins bon. Cela se discute, il faut savoir où on arrête le décompte de CO2, mais disons que votre conclusion est raisonnable. Après le nucléaire pose d'autres questions.

    On peut envisager un autre point de vue : la comparaison de l'énergie produite en libérant 1 tonne de CO2, soit en brulant du pétrole pour faire tourner une centrale électrique, soit en fabricant des panneaux photovoltaiques, il se peut que ce soit la base du raisonnement de l'Ademe.

  4. #4
    Gwinver

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Bonsoir.

    Le diable est dans les détails.
    Comme mentionné plus haut, il y a aussi la consommation lors du recyclage des panneaux PV.
    Il y a aussi à considérer l'aspect démantèlement et retraitement des déchets du nucléaire, probablement pas intégré dans le calcul de RTE, au minimum incertain car on ne connaît pas encore le processus de démantèlement.
    Et cela se complique encore car il y a une tendance à prolonger la durée de vie des centrales nucléaires.
    Les émissions de carbone pour produire de l'électricité sont variables d'un pays à l'autre, avec de l'incertitude car il y a beaucoup de transferts d'électricité entre pays.
    Voir le site :
    https://app.electricitymaps.com/map/72h/hourly
    En zoomant, on voit les échanges entre pays.

    En résumé, cet exercice a le mérite de montrer qu'il faut considérer un cycle de vie complet et ne pas se focaliser sur un seul aspect, autrement dit : se méfier des argumentations simplistes.
    Il a aussi le mérite de montrer que le bilan est très variable d'un pays à l'autre en fonction de la répartition des moyens de production.
    Certains pays ont fait le choix de la dénucléarisation ce qui change la donne.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    agitateur

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Le sujet global est sans doute bcp plus complexes, mais il y aura bataille de chiffre et sans doute aucune vérité en particulier.
    Mais je trouve l'exercice salutair pour montrer que la réalité est toujours complexe, donc pour des lycéens c'est une bonne introduction à une pensée complexe, plus loin que l'application d'une formule "simple".

    Le fait que le bilan CO2 annoncé en fabrication est une bonne illustration, on trouvera des sources trés variables.

    L'ACV ( analyse cycle de vie ) est qq chose de complexe, selon la grandeur du périmètre considéré on peut faire varier énormément les choses aussi.

    On devrait prendre en compte le coût du recyclage des panneaux, et des aussi des centrales nuk', et aussi celui des éoliennes. On peut ajouter aussi que le panneau PV ( pour un nouveau panneau acheté monté en 2025 ) sera productif quand bcp d'autres le sont déjà, que la météo est bonne, et que le bilan CO2 en France moyenne est déjà au plus bas.
    Le PV n'efface rien du tout quand il faut froid, sombre, en marais barométrique au coeur de l'hiver et que les centrales thermiques sont allumées.

    Le champ pédagogique peut être lié à des aspects économiques, géographique et emprise sol et agriculture, géologie sur des ressources minières finies ( les métaux rares - tout aussi "finissables" que le fossile ), sociétaux, etc........

    On pourrait prendre en compte aussi l'utilisation. Du PV de particulier relié au réseau, c'est assez nul et je te rejoins.
    Si on relie du PV en situation de surproduction pour faire de l'électrolyse ou du pompage période creuse pour regarnir des réserve d'eau puis turbinage, c'est bien.

    Pour revenir à la physique et une approche pédagogique, il y a aussi d'autres thèmes que tu as peut être déjà parcouru:
    - remplacer du fossile qui créer un mouvement mécanique par de l'électricité, c'est plutot pas mal, exemple de la voiture. Un VE standard pompe 20 KWh au 100 km, c'est le contenu énergétique de 2 litres de fossile en gros. Mais le même véhicule pompera 5 ou 6 litres de fossiles car le rendement mécanique de la combustion est pas terrible ( quoi que le cycle de Carnot au lcyée........). Inversement, remplacer du fossile qui brule pour faire que de la chaleur par de l'élec, ça peut se discuter un peu plus.

    C' est aussi l'occasion de peut être parler de la situation des autres pays et de faire un lien vers
    https://app.electricitymaps.com/map/72h/hourly
    Le PV en odeur de trés grande sainteté, c'est un mouvement global de l'UE, par décision politique au sens "moyen". Mais la moyenne émission de CO2, c'est pas seulement la France et les pays scandinaves, c'est aussi l'Allemagne et l'Italie et l'arc de l'Est européen.

    Ton calcul du panneau PV peut être fait sur le retour CO2 d'une bagnole élec.
    D'aprés certains calculs en ordre de grandeur, il a par exemple été calculé ( sur le seul critère CO2 ) qu'une Tesla ( ou autre marque, hein ) devient "positive" ( enfin, moins négative ) en CO2 aprés 50 000 km en France, mais ce sera 150 ou 180 000 en Allemagne. En Pologne autant dire que la bagnole sera morte 2 fois avant de s'amortir en CO2.

    Le sujet peut être lié aussi avec le prof d'éco. Globalement il y a une grosse corrélation entre le niveau de revenu et le bilan CO2 par personne ( ce qui efface assez fortement le bilan CO2 du kWh élec dans le pays ). La pauvreté est le meilleur remède au CO2. La Suise par exemple a un kwh assez bas carbone ( hydro ) mais le PIB par tête est plus élevé, ils consomment plus, et quand nous sommes à 9 tonnes de CO2 par an par tête ils sont à 13, uniquement par dopage du bilan CO2 par import de produits de conso.
    1/3 du bilan CO2 de l'UE, c'est du CO2 importé et fabriqué plus loin. Pour la France qui part d'un point bas en production nationale relativement au PIB per capita, on passe de 5/6 tonnes à 9 tonnes par cette importation.
    Un chinois moyen est je crois assez similaire à un français moyen vers 8 ou 9 T eq CO2 annuel en production nationale + import. Sauf qu'aprés ils en exportent un tiers donc leur conso intrinsèque est de 6 ( contre 9 chez nous ).

  7. #6
    agitateur

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Citation Envoyé par Gwinver Voir le message
    https://app.electricitymaps.com/map/72h/hourly
    En zoomant, on voit les échanges entre pays.


    Même idée.

  8. #7
    agitateur

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Citation Envoyé par pedrogaza Voir le message

    Donc les panneaux monocristallins au Si (scSi) ont des émissions de l'ordre de la tonne de CO2eq par kW installé.
    Ca peut paraitre un point de détail, mais celà n'en est pas un.
    Pour le PV je ne sais pas.
    Mais il se trouve que je connais de assez prés le domaine d'un produit manufacturé demandant une chauffe haute température, et le bilan CO2 final ( échelle large avec appro amont et livraison et commerce et support ) est à 80 % celui de la production. Laquelle production est à 90 % fossile en empreinte CO2 ( gaz et un peu fioul et un peu élec ). Bon, en gros.

    Pour de raisons que j'ignore, CE type de produit a une empreinte qui a été calculée de X grammes au biveau européen, et ensuite chacun cite chacun en référence, le chat se mord la queue et la valeur est à peu prés constante au niveau UE.
    Pourtant, je connais un site de production qui est à la moitié ! Pas par sentiment particulier envers l'environnement, mais parce que c'est un gros site avec des grosses lignes optimisées.
    Sans rentrer plus dans les détails, même l'ADEME prends cette valeur européenne. Pourtant 2 choses: la moyenne FR est bien en dessous, et pourtant aussi c'est essentiellement du fossile qui a le même impact partout.
    J'ai du respect pour l'ADEME, et pour les autres organismes, mais les valeurs classiques véhiculées largement ne sont pas toujours fiables. En prenant la moitié ou le double d'une valeur, tu aura compris que l'amortissement n'est plus le même.

  9. #8
    polo974

    Re : Taux de retour carbone, et PV en autoconsommation

    Arrêté du 6 octobre 2021 fixant les conditions d'achat de l'électricité produite par les installations implantées sur bâtiment, hangar ou ombrière utilisant l'énergie solaire photovoltaïque, d'une puissance crête installée inférieure ou égale à 500 kilowatts telles que visées au 3° de l'article D. 314-15 du code de l'énergie et situées en métropole continentale

    Parmi les installations de puissance strictement supérieure à 100 kWc, seules celles présentant un bilan carbone inférieur à 550 kg eq CO2/kWc bénéficieront d'un contrat d'achat. La méthodologie de calcul du bilan carbone est précisée à l'annexe 6.
    Donc la tonne eq CO2/kWc n'est pas une fatalité.

    (Mais je n'ai pas analysé l'annexe 6 pour savoir ce qu'ils comptent dedans)
    Jusqu'ici tout va bien...

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