Quel est l’impact environnemental des énergies renouvelables ?

Mise à jour le 16 mai 2024

La production d’électricité est responsable de 30% des émissions de CO2 [1] liées à l’activité humaine dans le monde. Fort 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. Explications…

Dans cet article, nous reviendrons sur l’impact environnemental des énergies renouvelables en 3 temps :

• L’analyse de cycle de vie (ACV)
• La comparaison entre les filières renouvelables et non renouvelables
• Le temps de retour carbone (TRC)

Mesurer l’impact environnemental des énergies renouvelables

Il est primordial dans un premier temps de se pencher sur l’empreinte carbone de chacune d’entre elles. Cela va nous permettre 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 (TRC).

1.  L’analyse de cycle de vie (ACV) pour mesurer l’impact environnemental

Pour quantifier l’impact environnemental des énergies, il faut s’intéresser au taux d’émission de CO2 lors 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 s’intéresse aux impacts environnementaux d’un produit ou d’un service sur l’ensemble de son cycle de vie. Cela signifie comprend l’extraction et le du traitement des matières premières, les processus de fabrication, de transport et de distribution, l’utilisation et de la réutilisation du produit fini et, finalement, le recyclage et la gestion des déchets en fin de vie.

Voici un exemple avec un parc d’éoliennes :

Source : l’ADEME ; « Impact environnemental de l’éolien français. »

Cette méthode permet de qualifier et de quantifier l’impact environnemental direct et indirect causé 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.

2. Comparaison de l’impact environnemental des filières renouvelables et non renouvelables

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

Petit tour d’horizon des comparaisons effectuées :

Impact environnemental des énergies fossiles

Contrairement aux énergies renouvelables ou au nucléaire, l’électricité produite à partir de l’énergies fossiles (type charbon, gaz ou fioul) génère beaucoup d’émissions de gaz à effet de serre. L’ACV de l’énergie au charbon affiche ainsi un bilan carbone de 1060 gCO2eq/kWh. Cela équivaut à émettre 85 fois plus de gaz à effet de serre dans l’atmosphère que l’électricité éolienne, et 19 fois plus que l’électricité produite par le photovoltaïque.

Impact environnemental de l’éolien

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 14,1g CO2eq/kWh. Ce taux varie évidemment en fonction de la localisation du parc éolien et de la technologie utilisée (on ou offshore).

Impact environnemental du photovoltaïque

Autant plébiscité que l’éolien, le photovoltaïque n’est toutefois pas le moins impactant avec un taux d’émission s’élevant à 43g CO2eq/kWh. Plusieurs raisons à cela. Tout d’abord, l’occupation des sols ou l’utilisation de matériaux rares dont l’extraction consomme une énergie souvent très carbonée, mais aussi les processus de fabrication complexes.

Impact environnemental de l’hydraulique

Tout comme l’éolien, plusieurs facteurs peuvent faire varier le taux d’émission de l’énergie hydraulique. Parmi eux, la puissance installée, les infrastructures nécessaires à la production, ou encore les variations climatiques. Néanmoins, l’électricité d’origine hydraulique est connue pour produire peu d’émission. En moyenne, elle produit 6 g de CO2eq émis dans l’atmosphère pour produire 1 kWh.

Impact environnemental du nucléaire

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

Source : ADEME, Bilan GES [2]

3. Le temps de retour carbone (TRC)

L’indicateur utilisé pour mesurer 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, renouvelables ou non, sont mises en commun dans notre réseau électrique. Rappelons que la production d’électricité par un site renouvelable ne dégage pas de gaz à effet de serre (GES). Ainsi, plus il y a d’électricité injectée dans le réseau, plus l’empreinte moyenne en GES d’un kWh baisse.

Cette “économie” de GES permet de compenser les émissions liées au cycle de vie d’une installation. En fonction de la précision de calcul, on peut considérer différentes étapes du cycle de vie : construction, transport, installation, maintenance, recyclage, démantèlement…

👉 Plus l’indice de TRC est faible, plus l’installation limite son impact environnemental

Lorsqu’un site de production d’énergies renouvelables fonctionne, il produit de l’électricité sans émettre de GES. Il devrait donc être possible de réduire le fonctionnement de centrales électriques classiques qui, elles, sont polluantes. Ainsi, le fonctionnement de l’installation renouvelable permettrait de compenser l’émission des GES des centrales électriques classiques… Mais aussi celles liées aux émissions dues au cycle de vie de l’installation.

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. Le temps de retour carbone de l’installation n’en sera que raccourci. On peut donc dire que le temps de retour carbone dépend largement de la teneur en carbone de l’électricité proposée localement sur le réseau.

Les méthodes de calculs du TRC

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 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.

Temps de Retour Carbone d’un panneau photovoltaïque

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 son cycle de vie complet, le TRC aurait été plus long.

Par analogie, on peut parler également de temps de retour énergétique. Il s’agit du 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 recyclée.

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 environnemental. Il faut par ailleurs 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 ?

Sources :
[1] Ministère de la Transition Ecologique ; « Chiffres clés du climat France, Europe et Monde », 2023
[2] ADEME ; « Bilan GES »

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