Quel est l’impact environnemental des énergies renouvelables ?

Quel est l’impact environnemental des énergies renouvelables ?

La production d’électricité est responsable de 40% des émissions de CO2 liées à l’activité humaine dans le monde. Heureusement, les énergies renouvelables, ou énergies vertes, ont connu un véritable essor depuis les années 2000. Ces nouvelles filières de production d’énergie devraient à l’avenir représenter une plus grande partie de notre mix électrique.

Mesurer l’impact carbone des énergies renouvelables

Il est donc primordial de se pencher sur l’empreinte carbone de chacune d’entre-elles afin de faire un choix qui, on l’espère, limitera les effets sur l’environnement. Il existe pour cela des outils et des indicateurs tels que l’Analyse de Cycle de Vie (ACV) et le temps de retour carbone.

L’Analyse de Cycle de Vie

Pour quantifier l’impact environnemental des énergies, il faut s’intéresser au taux d’émission de CO2lors de la production d’électricité dans les centrales, mais également lors de la construction et du démantèlement de celles-ci. L’analyse du cycle de vie (ACV) s’intéresse aux impacts environnementaux d’un produit ou d’un service sur l’ensemble de son cycle de vie – de l’extraction et du traitement des matières premières, des processus de fabrication, du transport et de la distribution, de l’utilisation et de la réutilisation du produit fini et, finalement, du recyclage et de la gestion des déchets en fin de vie.

Voici un exemple avec un parc d’éoliennes :

En savoir plus : l’ADEME a réalisé en 2016 une étude sur les « Impacts environnementaux de l’éolien français. »

Cette méthode permet de qualifier et de quantifier les impacts directs et indirects causés par la production d’énergie selon différents indicateurs tels que :

  • le potentiel de réchauffement climatique
  • la toxicité humaine
  • l’acidification
  • la consommation d’énergie primaire
  • l’épuisement
  • les pénuries prévisibles des ressources minérales et fossiles.

Comparaison des filières des énergies renouvelables et non-renouvelables

De nombreuses études et rapports ont été publiés en utilisant ces méthodes d’analyse, comparant à la fois l’impact de l’énergie renouvelable vs non-renouvelable mais aussi les différences d’impact au sein même des énergies renouvelables.

Petit tour d’horizon des comparaisons effectuées :

L’électricité fossile

Contrairement aux énergies vertes ou au nucléaire, l’électricité produite à partir de d’énergies fossiles type charbon ou fioul génère des émissions de gaz à effet de serre. L’ACV de l’énergie au charbon affiche un bilan carbone à 1060 gCO2eq/kWh ce qui équivaut à émettre 19 fois plus de gaz à effet de serre dans l’atmosphèrere que l’électricité photovoltaïque, et 150 fois plus que l’électricité produite par une éolienne.

L’électricité éolienne

La production d’électricité issue de la filière éolienne est l’une des plus « vertes » du mix électrique. En effet, elle n’émet pas de CO2 directement. Il est toutefois important de prendre en compte le bilan carbone de son cycle de vie qui s’élève à 12,7g CO2eq/kWh. Ce taux varie évidemment en fonction de la localisation du parc éolien et de la technologie utilisée –on ou offshore.

Le photovoltaïque

Autant plébiscité que l’éolien, le photovoltaïque n’est toutefois pas le moins impactant avec un taux d’émission s’élevant à 55g CO2eq/kWh. Plusieurs raisons à cela : l’occupation des sols ou l’utilisation de matériaux rares dont l’extraction consomme une énergie souvent très carbonée ainsi que des processus de fabrication complexes.

L’électricité hydraulique

Tout comme l’éolien, plusieurs facteurs peuvent faire varier le taux d’émission de l’énergie hydraulique tels que la puissance installée, des infrastructures nécessaires à la production, ou encore des variations climatiques. Néanmoins l’électricité d’origine hydraulique est connue pour produire peu d’émission : en moyenne 6g de CO2eq sont émis dans l’atmosphère pour produire 1 kWh.

Le nucléaire

Comme l’énergie éolienne et l’énergie photovoltaïque, une centrale nucléaire n’émet pas de CO2 en production. L’analyse de son cycle de vie, de l’extraction de la matière première au stockage des déchets, démontre un bilan carbone de 6g CO2eq/kWh ce qui peut sembler avantageux. Toutefois, il n’en reste pas moins producteur de déchets nucléaires, difficiles à recycler et dangereux.

Le Temps de Retour Carbone

Un indicateur souvent utilisé pour apprécier la performance carbone d’un outil de production d’énergie est le Temps de Retour Carbone (TRC). Le TRC répond à la question suivante : combien de temps de production d’électricité faut-il pour amortir les émissions de gaz à effet de serre rejetées durant son cycle de vie.

Les sources d’énergie, renouvelable ou non sont mises en commun dans le réseau électrique dans lequel nous puisons. Puisque la production d’électricité par un site renouvelable ne dégage pas de GES, on peut en conclure que plus il y en a d’injectée dans le réseau plus l’empreinte moyenne en GES d’un kWh baisse.

Cette “économie” de GES permettra aussi de compenser les émissions liées à son cycle de vie. En fonction de la précision de calcul que l’on souhaite obtenir, on peut considérer différentes étapes du cycle de vie : la construction, le transport, l’installation, la maintenance, le recyclage, le démantèlement de l’installation, etc.

Plus l’indice de Temps Retour Carbone est faible, plus l’installation est efficace quand il s’agit d’amoindrir son empreinte sur l’environnement.

En effet, lorsqu’un site de production d’énergies renouvelable fonctionne, il produit de l’électricité sans rejeter de gaz à effet de serre. Il est donc possible en principe, de réduire le fonctionnement de centrales électriques qui elles émettent généralement des GES. Ainsi, le fonctionnement de l’installation renouvelable permet de compenser l’émission des GES liées aux centrales électriques polluantes et celle liées aux émissions liées au cycle de vie de l’installation. Une fois le TRC atteint, l’installation contribue à améliorer l’empreinte carbone du réseau.

Plus le réseau local d’électricité a un fort indice d’émission de GES, plus l’installation permet d’éviter d’importantes émissions de GES et plus le temps de retour de l’installation sera raccourci. On peut dire que le temps de retour carbone dépend donc largement de la teneur en carbone de l’électricité proposé localement sur le réseau.

Il existe de multiples méthodes pour calculer ces temps de retour carbone (par l’énergie grise, par le facteur d’émission…), Suivant la méthode utilisée, les résultats peuvent varier du simple au double. L’important est de retenir que ce Temps de Retour Carbone dépend entre autres du lieu et du processus de fabrication et sensiblement du mix énergétique du lieu d’utilisation.

Vous pouvez observer ci-dessous un graphique représentant l’empreinte carbone cumulée d’un panneau photovoltaïque tout au long de son cycle de vie (ici 30 ans). Le temps de retour carbone (TRC) est le temps pour lequel l’empreinte carbone de l’installation est devenue nulle. A titre d’exemple, un panneau photovoltaïque (facteur d’émission CO2 moyenné) et implanté en France aura un temps de retour carbone de 15 ans.

Attention! Pour plus de visibilité dans ce graphique, le TRC ne prend pas en compte la compensation des émissions de CO2, causées par le démantèlement de l’installation. Si l’on prenait en compte le cycle de vie complet de l’installation, le TRC aurait été plus long, à hauteur des émissions de CO2 rejetées lors du démantèlement et du recyclage.

Par analogie, on peut parler également de temps de retour énergétique, qui est le temps de production nécessaire pour que l’installation produise autant d’énergie qu’il en a fallu pour la créer, l’installer et la recycler. Néanmoins, cet indicateur ne prend pas en compte la teneur en carbone de l’électricité avec laquelle l’installation a été fabriquée et recyclé.

 

Pour pousser la réflexion plus loin, le site de l’ADEME propose plusieurs études par secteur d’énergie. Vous savez désormais qu’il est faux de penser que les énergies renouvelables n’ont pas d’impact sur l’environnement mais également qu’il faut savoir regarder à long terme afin de déterminer quelle est la meilleure solution pour notre futur. Et vous, vers quelle énergie allez-vous vous tourner ?


Olivier Langevin

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