Quelles quantités de matières premières sont nécessaires pour mener à bien le Green Deal européen ?

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Les chercheurs ont averti que le déploiement de l’énergie solaire dans l’Union européenne (UE) pourrait être entravé par une pénurie de matières premières telles que le germanium, le tellure, le gallium, l’indium, le sélénium, le silicium et le verre.

La tentative de l’UE de renoncer aux combustibles fossiles d’ici 2050 nécessitera d’énormes quantités de matières premières pour la construction de projets solaires et éoliens. L’Europe a publié un rapport qui tente d’évaluer les besoins en ces matériaux et qui a analysé différents scénarios de demande.

Les auteurs du rapport ont examiné les menaces pesant sur la chaîne d’approvisionnement des matières premières — la majorité devant être importée en Europe – en s’appuyant sur les objectifs de l’UE en matière de changement climatique à horizon 2030 et 2050 afin de modéliser le volume de capacité de production renouvelable nécessaire. Les chercheurs ont ensuite pris en compte la demande des autres régions du monde pour les mêmes matières premières, en se basant sur divers scénarios de déploiement des énergies renouvelables, et ont ajouté la part de marché des différentes technologies photovoltaïques, qui nécessitent des matières premières différentes. Enfin, l’effet de la R&D réduisant le besoin de volume de matières premières a également été pris en compte.

En utilisant toutes ces variables, les analystes ont élaboré trois scénarios de demande de matières premières énergétiques propres pour l’Europe.

Demande

Les perspectives les plus optimistes pour le solaire envisagent une claire diminution de la demande de matières premières, un large déploiement étant toutefois possible grâce aux avancées technologiques.

Le scénario « moyen », illustrant une demande moyenne, prévoit une augmentation des besoins en matières premières d’un facteur trois à huit, mais le scénario de demande élevée brosse un tableau différent. Selon ce dernier modèle, les besoins en argent seraient multipliés par quatre et ceux en silicium par 12 d’ici 2050.

Plus inquiétant encore, la demande de cadmium, de gallium, d’indium, de sélénium et de tellure serait multipliée par 40. La demande de germanium pourrait elle aussi exploser, avec une multiplication par 86 du volume importé en 2018.

Les besoins en matériaux de construction tels que le béton, l’acier et l’aluminium pourraient être multipliés par huit d’ici 2030 et par 30 d’ici 2050 dans le cadre du scénario de forte demande, selon le rapport. L’industrie photovoltaïque consomme actuellement 60,7 tonnes de béton par MW de capacité de production installée. La demande d’acier a été estimée à 67,9 t/MW, celle de plastique à 8,6 tonnes, celle de verre à 46,4 tonnes, celle d’aluminium à 7,5 tonnes et celle de cuivre à 4,6 tonnes par mégawatt en 2018. Pour ces matériaux, les auteurs du rapport n’ont prévu que des réductions mineures des besoins. D’ici 2050, l’étude prévoit que la demande de ces matériaux pourrait se situer à 80 %, 90 % ou 100 % des niveaux de 2018, selon le scénario de demande.

Innovation

La capacité de l’innovation à réduire la demande de matières premières a été considérée comme un facteur essentiel par les auteurs du rapport. L’étude a noté que la quantité de silicium dans les panneaux c-Si a considérablement diminué au cours de la dernière décennie. En 2004, il fallait 16 g de silicium par watt de puissance nominale du panneau, et ce chiffre est tombé à 4 g en 2018. Le Centre commun de recherche de la Commission européenne prévoit qu’il tombera à 2,1-3 g d’ici 2028.

« Bien que le degré d’incertitude entourant l’hypothèse de performances futures soit intrinsèquement élevé, il est indispensable de saisir les avantages des innovations susceptibles de réduire les quantités de matériaux utilisés dans une technologie particulière par unité de service fournie », indique le rapport.

Dans cet esprit, les chercheurs ont déclaré que le germanium, le tellure, le gallium, le sélénium, le silicium, le verre et l’indium pourraient être en pénurie dans un scénario de forte demande, les besoins pour certains de ces éléments dépassant les niveaux actuels de l’offre mondiale.

Cela signifie, avertit le rapport, que la transition énergétique dans l’UE pourrait être mise en danger par les faiblesses de la chaîne d’approvisionnement — les besoins en terres rares, en néodyme et autres matériaux pour les aimants permanents pour l’énergie éolienne aggravant la situation.