Écoconception photovoltaïque : quand les gains environnementaux vont de pair avec le rendement

Le pho­to­vol­taïque s’est impo­sé comme l’une des tech­no­lo­gies éner­gé­tiques les plus com­pé­ti­tives au monde. Entre 2010 et 2023, le coût actua­li­sé de l’électricité (LCOE) des cen­trales pho­to­vol­taïques au sol a chu­té de près de 90 %, pas­sant d’environ 460 dol­lars par méga­watt­heure ($/MWh) à moins de 45 $/MWh à l’échelle mon­diale¹. En Europe, la capa­ci­té ins­tal­lée ne cesse d’aug­men­ter (figure 1) et elle a même dépas­sé 260 GW en 2023, avec une crois­sance annuelle supé­rieure à 25 % (figure 2).

Cette dyna­mique masque tou­te­fois une réa­li­té plus com­plexe. Si la pro­duc­tion d’électricité est qua­si décar­bo­née à l’usage, les impacts envi­ron­ne­men­taux du pho­to­vol­taïque se concentrent en amont et en aval du cycle de vie : extrac­tion de matières pre­mières cri­tiques, fabri­ca­tion éner­gi­vore des modules, arti­fi­cia­li­sa­tion des sols, et ges­tion de la fin de vie.

L’écoconception devient dès lors un levier stra­té­gique cen­tral pour conci­lier déploie­ment mas­sif, sou­te­na­bi­li­té envi­ron­ne­men­tale et accep­ta­bi­li­té ter­ri­to­riale. Cet article pro­pose une lec­ture struc­tu­rée des apports de la lit­té­ra­ture aca­dé­mique et des ensei­gne­ments empi­riques issus d’un pro­jet de recherche por­tant sur des fermes solaires au sol, afin d’identifier les leviers d’écoconception les plus robustes et opérationnels.

Contrai­re­ment à une vision encore lar­ge­ment répan­due, réduire l’empreinte envi­ron­ne­men­tale d’une cen­trale pho­to­vol­taïque ne signi­fie pas ren­ché­rir son coût. Des tra­vaux de réfé­rence montrent que de simples ajus­te­ments de concep­tion peuvent réduire les impacts envi­ron­ne­men­taux. Cette atté­nua­tion va de 1 % jusqu’à 13 %, pour un sur­coût infé­rieur à 0,1 % du LCOE².

Les leviers les plus effi­caces concernent des para­mètres clas­siques du desi­gn des cen­trales — rap­port entre la puis­sance crête en cou­rant conti­nu (DC) du pan­neau solaire et la puis­sance nomi­nale en cou­rant alter­na­tif (AC) de l’onduleur, espa­ce­ment des ran­gées, incli­nai­son des pan­neaux ou réduc­tion des pertes élec­triques — plai­dant pour une approche mul­ti­cri­tère inté­grant dès l’amont l’écoconception.

Le véri­table point chaud envi­ron­ne­men­tal se situe dans la fabri­ca­tion des modules. La lit­té­ra­ture est sans ambi­guï­té : envi­rons 70 % de l’empreinte car­bone d’une ferme solaire pro­vient de la fabri­ca­tion des pan­neaux pho­to­vol­taïques³ (figure 3).

Le déter­mi­nant prin­ci­pal n’est pas tant le ren­de­ment final que le mix élec­trique uti­li­sé pour la pro­duc­tion du sili­cium, la phase de puri­fi­ca­tion res­tant de loin la plus émis­sive. Ce constat explique pour­quoi les leviers d’écoconception les plus puis­sants se situent en amont, au niveau indus­triel et ter­ri­to­rial, bien plus qu’au niveau du dimen­sion­ne­ment des centrales.

Les tra­vaux sur l’économie cir­cu­laire montrent que le recy­clage des pan­neaux solaires, pris iso­lé­ment, n’est pas une solu­tion miracle. Au-delà d’environ 80 km entre une cen­trale et une usine de trai­te­ment, les béné­fices envi­ron­ne­men­taux du recy­clage peuvent être annu­lés par les impacts du trans­port⁴. À l’inverse, les mesures d’écoconception — concep­tion démon­table, réduc­tion de la masse des maté­riaux, finesse des cel­lules — génèrent des gains envi­ron­ne­men­taux jusqu’à quatre fois supé­rieurs à ceux obte­nus par la seule aug­men­ta­tion des taux de recy­clage⁵. Ces résul­tats de recherche conduisent à une conclu­sion struc­tu­rante : l’écoconception des fermes solaires ne peut être pen­sée indé­pen­dam­ment de la loca­li­sa­tion des pro­jets, des flux de matières et des filières ter­ri­to­riales de recyclage.

Pour com­prendre com­ment l’écoconception se tra­duit concrè­te­ment dans les fermes solaires, notre recherche s’est appuyée sur l’analyse appro­fon­die de plu­sieurs­cen­trales pho­to­vol­taïques au sol, sans sto­ckage par bat­te­rie, situées en Europe et en Amé­rique du Nord. Tous les pro­jets étu­diés étaient suf­fi­sam­ment avan­cés — en exploi­ta­tion ou en phase de déve­lop­pe­ment — pour per­mettre un retour d’expérience sur les choix de concep­tion et leurs effets envi­ron­ne­men­taux, éco­no­miques et territoriaux.

L’étude a croi­sé des don­nées tech­niques et docu­men­taires (études d’impact, docu­ments de concep­tion, lit­té­ra­ture scien­ti­fique) avec des échanges directs avec des acteurs de pro­jets, afin d’aller au-delà des inten­tions affi­chées et d’analyser les pra­tiques effec­tives d’écoconception. Cette approche com­pa­ra­tive a per­mis d’identifier, au fil des cas, des leviers récur­rents, mais aus­si des stra­té­gies très dif­fé­ren­ciées selon les contextes locaux.

Cinq fermes solaires illus­trent ces tra­jec­toires contrastées.

• À Caen-la-Mer, le pho­to­vol­taïque devient un outil de requa­li­fi­ca­tion urbaine, en redon­nant un usage à une ancienne friche indus­trielle pol­luée grâce à des choix de concep­tion réver­sibles et une inté­gra­tion pay­sa­gère soignée.
• À Gra­mat, sur une ancienne décharge, la cen­trale com­bine pâtu­rage ovin, prai­ries mel­li­fères et dis­po­si­tifs favo­rables à la faune, mon­trant com­ment un pro­jet solaire peut contri­buer à une res­tau­ra­tion éco­lo­gique progressive.
• À Tres­serre, l’agriviltaïsme viti­cole révèle le poten­tiel du solaire comme outil d’adaptation cli­ma­tique, avec des réduc­tions mesu­rées des besoins en irri­ga­tion et une meilleure rési­lience des cultures face aux épi­sodes de cha­leur extrême.
• Outre-Atlan­tique, le pro­jet Eagle Point Solar, dans l’Oregon, pousse plus loin la logique de co-béné­fices en inté­grant la bio­di­ver­si­té, l’apiculture et la régé­né­ra­tion des sols tout en dépas­sant la simple logique de réduc­tion d’impact.
• Enfin, à Auca­leuc, sur un ancien site mili­taire, l’écoconception se joue aus­si sur le ter­rain social, à tra­vers une forte concer­ta­tion locale, un finan­ce­ment par­ti­ci­pa­tif et des dis­po­si­tifs péda­go­giques ren­for­çant l’ancrage ter­ri­to­rial du projet.

L’analyse croi­sée de ces pro­jets a per­mis d’identifier huit leviers d’écoconceptions simi­laires, mais mobi­li­sé de manière très dif­fé­rente selon les contextes. Ces leviers ont ensuite été hié­rar­chi­sés selon deux cri­tères simples et opé­ra­tion­nels : leur niveau d’impact (envi­ron­ne­men­tal, éco­no­mique et social) et leur capa­ci­té à être repro­duits dans d’autres ter­ri­toires. Cette lec­ture croi­sée, met en évi­dence un ensei­gne­ment clé : cer­taines actions relèvent de prin­cipes géné­riques appli­cables à tout pro­jet solaire, tan­dis que d’autres ne prennent tout leur sens qu’en inter­ac­tion étroite avec les spé­ci­fi­ci­tés locales.

Ces leviers ont ensuite été posi­tion­nés selon deux axes, l’im­pact et la trans­fé­ra­bi­li­té, per­met­tant de dis­tin­guer plu­sieurs caté­go­ries (figure 4). D’a­bord, des leviers prio­ri­taires, comme la fin de vie et la ges­tion des sols, appli­cables à tous les pro­jets. Ils résonnent direc­te­ment avec les attentes indus­trielles, telles que la sécu­ri­sa­tion d’ap­pro­vi­sion­ne­ment et la baisse de dépen­dance aux matières vierges, ain­si qu’a­vec les exi­gences régle­men­taires comme la REP et la NZIA. La ges­tion de la fin de vie béné­fi­cie déjà de filières matures, notam­ment SOREN pour le recy­clage et la valo­ri­sa­tion des métaux et bétons. Elle est appli­cable à toutes les cen­trales et offre un béné­fice direct en termes de cir­cu­la­ri­té et de réduc­tion des déchets. La limi­ta­tion de l’ar­ti­fi­cia­li­sa­tion des sols, qui passe par l’an­crage sur pieux bat­tus, l’ab­sence de dalle béton, le câblage aérien et le main­tien d’un cou­vert végé­tal, est désor­mais une pra­tique stan­dar­di­sée garan­tis­sant la réver­si­bi­li­té des ins­tal­la­tions et une meilleure accep­ta­bi­li­té locale.

Ensuite, des leviers condi­tion­nels très puis­sants, mais dépen­dants du contexte, comme l’a­gri­vol­taïsme et la réha­bi­li­ta­tion de friches. La réha­bi­li­ta­tion de friches indus­trielles, mili­taires ou de décharges per­met de maxi­mi­ser l’é­vi­te­ment d’ar­ti­fi­cia­li­sa­tion et la valo­ri­sa­tion éco­lo­gique, mais ce type de fon­cier est rare, ce qui limite la trans­fé­ra­bi­li­té. La coha­bi­ta­tion avec l’é­le­vage et l’a­gri­vol­taïsme viti­cole offrent un fort poten­tiel socio-éco­no­mique en per­met­tant le main­tien de filières agri­coles et la valeur ajou­tée des pro­duc­tions, mais res­tent dépen­dants de contextes agri­coles spé­ci­fiques, comme les zones d’é­le­vage ou les vignobles. Ils néces­sitent aus­si un dia­logue étroit avec les acteurs locaux.

Enfin, des leviers de sou­tien essen­tiels pour l’ac­cep­ta­bi­li­té sociale et ter­ri­to­riale. La pré­ser­va­tion de la bio­di­ver­si­té à tra­vers les habi­tats, la fauche rai­son­née et les cou­verts her­ba­cés reste essen­tielle, mais son effet dépend for­te­ment des éco­sys­tèmes locaux et de mesures ponc­tuelles. L’in­té­gra­tion pay­sa­gère amé­liore l’ac­cep­ta­bi­li­té sociale, mais son impact éco­lo­gique direct demeure limi­té. L’é­du­ca­tion envi­ron­ne­men­tale pos­sède une forte valeur sym­bo­lique et sociale en matière de péda­go­gie et de sen­si­bi­li­sa­tion, mais elle contri­bue peu à la per­for­mance glo­bale des fermes solaires.

Les ensei­gne­ments croi­sés de la lit­té­ra­ture et des études de cas convergent vers un mes­sage clair : l’écoconception des fermes solaires ne peut plus être pen­sée comme un sup­plé­ment option­nel. Elle consti­tue désor­mais le socle tech­nique, envi­ron­ne­men­tal et ter­ri­to­rial du déploie­ment photovoltaïque.

Les pro­jets les plus robustes sont ceux qui :

• Sys­té­ma­tisent les leviers uni­ver­sels (réver­si­bi­li­té, fin de vie, sobrié­té foncière) ;
• Activent les leviers ter­ri­to­ria­li­sés lorsque le contexte le permet ;
• Intègrent la gou­ver­nance locale et l’acceptabilité dès la conception.

À mesure que le solaire devient une infra­struc­ture majeure des ter­ri­toires, sa légi­ti­mi­té repo­se­ra sur sa capa­ci­té à pro­duire de l’énergie tout en pré­ser­vant les sols, les res­sources et les éco­sys­tèmes. L’écoconception n’est plus une contrainte : elle est le vec­teur stra­té­gique de la sou­te­na­bi­li­té du pho­to­vol­taïque à long terme.