Analyse du Cycle de Vie de Modules et de Cellules Photovoltaïques à Haute Concentration Novateurs

Issu du Programme de recherche et de l’innovation de l’Union européenne, le projet CPVMatch donne lieu à un article scientifique disponible en ligne sur le site du journal Energies. La publication, écrite par deux experts en ACV, traite de la transition énergétique, souligne le besoin d’opérer des changements, présente le potentiel de la technologie photovoltaïque à haute concentration (PVHC) et propose quelques nouvelles pistes d’investigation.

Contexte

Réchauffement climatique,  consommation d’énergie, effets sur la santé humaine dus aux émissions de particules, concurrence quant à l’utilisation des terres liée à la production alimentaire, menace de l’homme sur la biodiversité… L’activité humaine a des répercussions sur l’environnement. Chaque année, la consommation d’électricité mondiale augmente de 2,6% et les émissions de gaz à effet de serre résultant de la production d’électricité de 2,1%. Il est urgent de mettre au point des systèmes d’énergie renouvelables efficaces à faible empreinte carbone. L’article détaille minutieusement le projet ainsi que la technologie PVHC étudiée.

Des résultats prometteurs

CPVMatch étudie (grâce à la méthode d’analyse du cycle de vie) la faisabilité de nouveaux systèmes photovoltaïques à haute concentration au travers de l’étude de trois systèmes novateurs : un module PVHC à base de miroirs et deux modules à lentilles montés avec des cellules à quatre jonctions III-V, fonctionnant avec une concentration de 800× et 320× respectivement. Grâce à ces cellules solaires innovantes, associées à de nouveaux revêtements de verre, détecteurs sensibles à la position et convertisseurs DC/DC, il est possible d’atteindre des niveaux de concentration supérieurs à 800× et un rendement des modules compris entre 36,7% et 41,6%. Du point de vue de l’économie circulaire, les nouveaux systèmes PVHC réduisent les besoins en matière active, augmentent la recyclabilité, améliorent la capacité de réparation et réduisent les risques de contamination des matières. L’évaluation – conforme aux normes ISO – montre également que le PVHC, dont la performance est améliorée, présente une empreinte carbone oscillant entre 16,4 et 18,4 g de CO2 par kWh. En outre, une comparaison (comprenant seize catégories d’impacts environnementaux) avec d’autres moyens de production énergétique indique que l’empreinte environnementale du PVHC est généralement 50 à 100 fois inférieure à celle des carburants fossiles.

Pistes de réflexion supplémentaires

Outre la présentation des performances environnementales de technologies PVHC innovantes, l’article présente des pistes potentielles d’optimisation telles que la réduction de la taille des traqueurs grâce à des modules plus légers, la production de systèmes PVHC dans des zones d’électricité à faible émission de carbone, la réalisation de travaux de recherche supplémentaires centrés sur l’économie circulaire et une étude plus approfondie du couple ‘performance environnementale-réduction des coûts.’

Perspectives sur le long terme

La technologie des énergies renouvelables évolue rapidement avec le temps et le coût du PVHC devrait diminuer progressivement. Des systèmes optimisés associés à des coûts plus bas auront le pouvoir d’ouvrir la voie vers d’autres solutions novatrices et favoriser des installations en dehors des pays de la ceinture solaire.

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Quelques mots sur les auteurs

Titouan Greffe est titulaire d’un diplôme d’ingénieur en mécanique et énergétique de l’INP-Ense3 de Grenoble. Fort de missions effectuées auprès de Cycleco en France et du Ciraig au Canada, il offre plusieurs années d’expérience en sciences de l’environnement.

Dr Jérôme Payet est le fondateur et le président de Cycleco. Il est titulaire d’un doctorat en ingénierie et sciences de l’environnement de l’École polytechnique fédérale de Lausanne, où il a soutenu sa thèse et exerce en tant qu’enseignant. Spécialiste de l’ACV, il travaille régulièrement en étroite collaboration avec des entreprises, des industries et des organismes gouvernementaux de renommée. Il est l’auteur de nombreux articles scientifiques.