Une fois les panneaux solaires opérationnels, ils produisent de l’électricité sans émission de carbone. Mais leur fabrication et leur installation impliquent certaines émissions. La plupart des inquiétudes concernant la production de panneaux solaires se sont concentrées sur les éléments qui entrent dans les panneaux eux-mêmes, comme le gallium, le cadmium, le germanium, l’indium, le sélénium et le tellure. Mais selon de nouvelles recherches, la quantité massive d’aluminium nécessaire pour abriter les plates-formes solaires du futur pourrait créer d’autres problèmes.
« Je n’avais pas réalisé à quel point l’aluminium était nécessaire pour les cadres et les modules, les supports et les onduleurs », a déclaré à Ars Alison Lennon, chercheuse à l’école d’ingénierie photovoltaïque et des énergies renouvelables de l’UNSW à Sydney. Elle a ajouté que l’aluminium est souvent utilisé car il est léger et résistant à la corrosion.
En 2020, la Banque mondiale a publié une analyse souvent citée intitulée « Minerals for Climate Action: The Mineral Intensity of the Clean Energy Transition ». Dans ce rapport, les auteurs ont identifié l’aluminium comme l’un des minéraux qui aurait besoin d’avoir son échelle de production en grande quantité pour que le monde puisse atteindre ses objectifs climatiques. « Le PV a été un contributeur important », a déclaré Lennon. « [This] m’a fait réfléchir un peu plus au problème.
Cependant, Lennon a déclaré que le rapport de la Banque mondiale supposait une première feuille de route pour l’énergie propre de l’Agence internationale de l’énergie, qui prévoyait que seulement 4 TW de photovoltaïque devraient être installés d’ici 2050. C’est une petite somme par rapport à ce que de nombreuses feuilles de route mises à jour prédisent maintenant.
Dans l’article de Lennon, elle et son équipe ont utilisé l’objectif de 60 TW, fixé par la plus récente feuille de route technologique internationale pour le photovoltaïque (ITRPV). Cela signifierait que le monde devrait produire 4,5 TW de capacité supplémentaire chaque année jusqu’en 2050 pour atteindre zéro émission nette et limiter le réchauffement climatique à moins de 2°C. Pour le contexte, fin 2020, un peu plus de 700 GW étaient installés.
Je vais porter ce poids
Le rapport de l’ITRPV donne des détails granulaires sur l’état du domaine de l’énergie solaire, de la taille des modules et de leur efficacité à ceux qui ont des cadres en aluminium. L’équipe de Lennon a extrapolé ces données de 2030 à 2050 et a utilisé des données de l’industrie pour mesurer des facteurs tels que la quantité d’aluminium dans les cadres et la quantité d’aluminium recyclé pouvant être utilisée dans les cadres et les fixations. L’équipe s’est également penchée sur l’évolution de l’industrie au fil du temps, en examinant les perspectives d’augmentation de l’efficacité de la construction.
À partir de cette analyse de données, l’équipe a pu prédire la quantité d’aluminium dont le monde aurait besoin d’ici 2050.
Le total s’est élevé à 486 millions de tonnes métriques à utiliser pour les cadres, les supports et les boîtiers des onduleurs. Pour mettre ce chiffre en contexte, la banque mondiale avait calculé environ 100 millions de tonnes métriques. « Notre estimation est beaucoup plus grande que les estimations de la Banque mondiale », a déclaré Lennon. « La quantité d’aluminium que nous allons devoir produire va devoir augmenter énormément par rapport à ce que nous avons actuellement. »
Le problème n’est pas qu’il n’y a pas assez d’aluminium dans le monde, car il est à la fois assez courant et assez facile à extraire. Au contraire, l’extraction et la production requises pourraient entraîner de nombreuses émissions de gaz à effet de serre. La production d’une tonne d’aluminium à partir de bauxite – une source courante de l’élément – génère entre 14 et 16 tonnes métriques de CO2 ou équivalent (le document suppose que le processus est effectué en Chine), a déclaré Lennon. « C’est vraiment élevé », a-t-elle déclaré, ajoutant que le processus de fusion peut être très énergivore. « Si votre électricité provient d’une centrale au charbon ou de combustibles fossiles en général, l’intensité des émissions [can be] énorme. »
Lennon a noté que la décarbonisation du système électrique d’un pays pourrait réduire les émissions. L’étude conclut qu’il est possible pour le monde d’obtenir suffisamment d’aluminium pour le photovoltaïque, mais que cela nécessitera quelques changements dans la façon dont il est produit. Une autre solution consiste à utiliser de l’aluminium recyclé. L’aluminium est « recyclable à l’infini », a-t-elle déclaré. « [W]Nous devons bien réfléchir à la manière dont l’aluminium est produit. »
« Je pense que c’est une bonne histoire pour l’industrie photovoltaïque, à condition que nous puissions faire travailler l’industrie de l’aluminium avec nous, en aidant à réduire ces émissions », a déclaré Lennon.
Nature, 2022. DOI : 10.1038/s41893-021-00838-9 (À propos des DOI)