Gestionnaires de projet : Lo Cheng et Kelly Vandeligt
Programmes des sciences et technologie, Environnement Canada
Introduction
La feuille de route 2010 de l’AIE cible la prochaine décennie comme étant d’une importance primordiale pour l’accélération du développement et du déploiement des technologies d’énergie propres telles que les technologies solaires photovoltaïques (PV). Au Canada, la loi de 2009 de l’Ontario sur l’énergie verte et l’économie verte offre des tarifs de rachat garantis pour des projets solaires et stimule leur déploiement. Entre 2006 et 2011, la capacité installée au Canada a cru de 20,48 MW à 558,74 MW. De plus, le coût des modules PV a diminué de façon constante de 5,36 $/Watt à 1,52 $/Watt au cours de la même période. Afin de mener à des réductions de coût et des améliorations d’efficacité supplémentaires, la R&D visera à améliorer les technologies existantes et à en développer de nouvelles.
Figure 1: État et perspectives de la technologie solaire photovoltaïque
(source: IEA Technology Roadmap – Solar PV energy, 2010)
version textuelle
Figure 1
Le projet financé par le Fond sur les énergies propres visait à améliorer la connaissance des impacts environnementaux des principales technologies PV (i.e. le silicium cristallin et les technologies en couche mince). Cette évaluation technologique aidera les décideurs à déterminer comment les technologies PV pourraient être intégrées au sein de systèmes énergétiques afin de minimiser leurs impacts environnementaux et de maximiser leurs bénéfices. Une meilleure compréhension des bénéfices environnementaux et des impacts du PV améliore le processus de R&D, en mettant en évidence les domaines de recherche supplémentaires qui permettront d’aborder toute question potentielle.
En bout de ligne, ce projet visait à soutenir le développement, la démonstration et le déploiement de nouvelles technologies énergétiques à la fine pointe de la technologie qui réduiront les gaz à effet de serre et les autres émissions issues de la production d’énergie.
Activités & Résultats
Collaboration avec les experts nationaux et internationaux sur les technologies PV
En mai 2011, le projet a été présenté au forum annuel de l’industrie solaire PV organisé par le Réseau de recherche sur l’innovation en photovoltaïque du Conseil de recherche en science naturelle et génie (CRSNG). Le forum a fourni une opportunité de discuter de l’évaluation planifiée des problématiques environnementales et de la santé entourant la technologie solaire PV avec des parties intéressées de l’industrie. Les intervenants du forum ont exprimé leur support à une évaluation de ce genre. En mars 2012, les conclusions de l’évaluation et l’étude de cas ont été présentées aux partenaires et aux collaborateurs du projet, incluant les partenaires de CanmetÉNERGIE, et les collaborateurs de 5N+, l’un des plus grands fournisseurs de tellurure de cadmium au monde. 5N+ entreprenait alors une collaboration avec la tâche 12 de l’Agence internationale de l’énergie sur le recyclage des modules solaires photovoltaïques à base de tellurure de cadmium.
Santé environnementale et sécurité de la technologie photovoltaïque
Le livrable clé du projet a été un rapport d’évaluation technologique intitulé « Évaluation de la performance environnementale de la technologie solaire photovoltaïque » qui examine les bénéfices environnementaux et les impacts de la technologie solaire photovoltaïque à travers son cycle de vie complet, en passant par l’évaluation du temps de retour énergétique; les émissions de gaz à effet de serre, la pollution de l’air, les métaux lourds; la qualité et l’utilisation de l’eau; le paysage et l’écologie. Le rapport compare aussi la technologie solaire photovoltaïque à d’autres technologies conventionnelles de génération d’électricité et traite des domaines qui requièrent plus de recherche. Ce livrable fournit le résultat immédiat du projet – à savoir- « la disponibilité de connaissances scientifiques soutenant l’évaluation sur la santé environnementale et la sécurité de la technologie PV ».
Étude de cas de l’analyse du cycle de vie de la technologie solaire photovoltaïque au Canada
Un autre livrable clé du projet était l’analyse du cycle de vie de la technologie solaire PV complétée par le Centre interuniversitaire de recherche sur le cycle de vie des produits, procédés et services (CIRAIG). L’étude de cas a été menée selon les lignes directrices ISO 14040 et 14044 pour l’analyse du cycle de vie. Elle a utilisé des données canadiennes disponibles sur la fabrication et l’opération de systèmes solaires PV ainsi que la base de données ecoinvent, et a été effectuée au moyen du logiciel d’analyse de cycle de vie SimaPro.
Discussion et étapes ultérieures
L’évaluation environnementale effectuée dans ce projet a été conçue afin de mieux comprendre les aspects scientifiques et techniques des technologies solaires PV et de soutenir le développement de politiques publiques efficaces, ainsi que la règlementation et les décisions d’investissement fédérales. Elle répond à plusieurs questions soulevées à propos des bénéfices environnementaux et des impacts associés à la production d’électricité solaire photovoltaïque au Canada.
Par exemple, le temps de retour énergétique (TRE) est défini comme étant la période de temps nécessaire à un système PV en opération pour générer une quantité d’énergie équivalente à celle requise pour la fabrication de ce même système. Le tableau 1 montre que le temps de retour énergétique d’un système PV constitué de silicium multicristallin installé au Canada se situe entre 2 à 3 ans. Puisque les systèmes PV ont une durée de vie opérationnelle d’environ 30 ans, ces systèmes généreront de 10 à 15 fois l’énergie qui avait été utilisée pour leur fabrication.
Tableau 1. Résumé des temps de retour énergétiques rapportés pour les technologies PV au Canada [1]
| Technologie | Installation | TRE (années) | Efficacité (%) | Ensoleillement global horizontal quotidien moyen (kWh/m2par année) | Ratio de performance |
|---|---|---|---|---|---|
| Silicium multicristallin | Toiture | 2,13 | Non rapportée | 1 377 (Ottawa) | 0,75 |
| Silicium multicristallin | Façade | 3,06 | Non rapportée | 1 377 (Ottawa) | 0,75 |
| Silicium multicristallin | Toiture | 2,32 | Non rapportée | 1 273 (Vancouver) | 0,75 |
| Silicium multicristallin | Façade | 3,44 | Non rapportée | 1 273 (Vancouver) | 0,75 |
L’objectif du projet était de comprendre les impacts et les bénéfices environnementaux de la technologie solaire photovoltaïque. La connaissance générée contribuera à la prise de décisions sur la façon dont les technologies solaires photovoltaïques pourraient être intégrées au sein des systèmes énergétiques afin de minimiser les conséquences environnementales et maximiser les bénéfices environnementaux.
Les résultats de ce projet seront utilisés de différentes façons :
- En fournissant une meilleure compréhension des bénéfices et des défis environnementaux liés à la technologie solaire photovoltaïque, les résultats du projet approfondiront les connaissances scientifiques et techniques des questions environnementales et de leurs priorités et pourront soutenir le développement de politiques efficaces et des décisions d’investissement fédérales
- En s’intégrant dans la collaboration de recherche sur la santé environnementale et la sécurité des systèmes PV de la tâche 12 de l’Agence internationale de l’énergie sur les systèmes solaires photovoltaïques. Cette collaboration comprend 10 pays participants, dont le Canada. 5N+, qui a collaboré à ce projet, est le représentant canadien de l’industrie au sein de cette tâche. Le rapport d’évaluation technologique pourra être utilisé par le groupe de la tâche 12 afin de fournir de la connaissance crédible et justifiable sur la performance environnementale de la technologie solaire PV.
La méthodologie développée peut maintenant être appliquée afin de guider les scientifiques du réseau de recherche du CRSNG sur l’innovation en photovoltaïque qui soutient le développement des technologies PV émergentes et novatrices (par exemple les technologies de 3e et 4e génération sur la figure 1) tout en prenant en considération les impacts environnementaux. Le réseau du CRSNG sur l’innovation en photovoltaïque, un réseau académique qui comprend 29 scientifiques canadiens de 13 universités, développe des technologies de cellules solaires novatrices et émergentes en collaboration avec 18 fabricants et 2 centres de recherche fédéraux (CNRC et CanmetÉNERGIE). De plus, son objectif pour la période 2010-2015 est de former une communauté de recherche cohésive qui allie l’excellence académique à de belles opportunités de formation, établie des liens avec la communauté de recherche internationale sur le PV et soutient les compagnies canadiennes dans le développement de systèmes d’énergie solaire durable pour notre usage domestique et l’exportation internationale.
Budget
2010-2012
| Env. Canada CEF (k$) |
Autre fédéral (k$) | Externe nature (k$) | Externe comptant (k$) | Levier (%) |
|---|---|---|---|---|
| 135 | 180 | 5 | 0 | 137 |
Équipe de projet
- Lo Cheng, Kelly Vandeligt, Tony Kosteltz, Samina Essajee (Programmes S&T, Environnement Canada)
- Sophie Pelland, Yves Poissant, Josef Ayoub (CanmetÉNERGIE, Ressources naturelles Canada)
- Marc Suys (5N+, Industrie)
- Vasilis Fthenakis (Responsable, Tâche 12 de l’IEA PVPS - PV Environmental Health and Safety, US)
- Jean-François Ménard, Shirley Fagnen, Renée Michaud (CIRAIG, Académique)
Références & Publications
- “Évaluation de la performance environnementale de la technologie solaire photovoltaïque” Rapport d’évaluation technologique préparé par Environnement Canada et Ressources naturelles Canada, octobre 2012.
- “Analyse du cycle de vie des technologies photovoltaïques au Canada” Rapport technique interne préparé par le Centre interuniversitaire de recherche sur le cycle de vie des produits, procédés et services (CIRAIG), juin 2012.
- “Life Cycle Inventories and Life-Cycle Assessments of Photovoltaic Systems” Rapport IEA-PVPS T12-02:2011, Tâche 12 de l’IEA PVPS, août 2011.