| Titre de série : |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement |
| Titre : |
Analyse du cycle de vie des centrales photovoltaïques dans le contexte de pays en développement : cas du Burkina Faso |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Kodami BADZA, Auteur |
| Année de publication : |
2024 |
| Importance : |
207 p. |
| Langues : |
Français (fre) |
| Résumé : |
Les installations photovoltaïques connaissent une évolution croissante en Afrique subsaharienne à cause de la baisse continue de leurs coûts. Longtemps considérés comme une source d’énergie renouvelable, non polluante, les systèmes PV ne sont pas exempts d’impacts environnementaux. Bien que de nombreuses études dans le monde entier se soient concentrées sur leurs impacts environnementaux, très peu ont été menées en Afrique subsaharienne. L'objectif de cette thèse est d’évaluer les impacts environnementaux potentiels des centrales photovoltaïques dans le contexte des pays en voie de développement à travers des outils d’analyse du cycle de vie.
Tout d’abord, une étude d’évaluation des profils environnementaux et de comparaison des centrales PV de petite, moyenne et grande tailles entre elles d’une part, et avec celui le mix électrique du Burkina Faso d’autre part a été effectué. Pour cela, une approche du « berceau à la tombe » selon la norme ISO 14040 et ISO 14044 a été utilisée dans notre méthodologie. Le logiciel SimaPro 9.4 et la méthode d'évaluation ReCiPe 2016 Midpoint (H) ont été utilisés pour les calculs en considérant 09 indicateurs environnementaux. L’unité fonctionnelle considérée est « 1 kWh d’électricité produit par la centrale solaire photovoltaïque et injecté dans le réseau national pendant 25 ans ». Des analyses de sensibilité ont également été réalisées.
Les résultats de l'étude montrent que les profils environnementaux des centrales PV de grande et moyenne tailles sont dominés par la fabrication des modules (70-80%), la structure de montage (18-25%) et la fin de vie (30-45%) tandis que celui de la petite taille est dominé par l’étape de fabrication des batteries (34-97%). Il ressort également de l’étude comparative que les impacts environnementaux des centrales PV sont plus importants que ceux du mix électrique du Burkina Faso, excepté les indicateurs "le changement climatique" et "la consommation des ressources". La production de l’électricité par les centrales PV de grande et moyenne tailles présentent des avantages environnementaux substantiels de 50-99%/kWh que la centrale de petite taille dans toutes les catégories d’indicateurs, excepté l’occupation des sols où elles causent environ 70 fois plus d’impacts. L’utilisation des batteries plomb-acide par la centrale de petite taille est à l’origine de cette différence d’impact entre les centrales. Il ressort des analyses de sensibilité que le changement du pays de production des modules PV par un pays de mix électrique moins carboné engendre des réductions des impacts de 41-64%.
Une étude sur le système actuel de gestion des déchets PV au Burkina Faso a été menée. Des recherches documentaires, des entretiens, des questionnaires et des visites sur le terrain ont été utilisés dans la méthodologie. L'enquête a montré que la gestion des déchets PV était effectuée par le secteur informel et regroupait un ensemble d’acteurs tels que les collecteurs, les recycleurs, les réparateurs et les exportateurs. L’activité de gestion de ces déchets constitue une source d’émissions de plomb, des plastiques et des fumées néfastes pour la santé humaine et pour l’environnement. L’introduction d'une législation, la multiplication des points de collecte et des infrastructures appropriées, la formation et la sensibilisation des parties prenantes, et la responsabilité élargie des fabricants sont les mesures que nous avons recommandées pour réduire les impacts de la gestion actuelle des déchets PV.
Enfin, deux dernières études ont été menées : une étude sur les impacts environnementaux des différents scénarios de gestion de fin de vie des déchets PV et une autre sur la proposition de solutions pour minimiser les impacts environnementaux des centrales PV. La méthodologie d’analyse du cycle de vie et la méthode ReCiPe 2016 Endpoint (H) ont été utilisées pour évaluer les impacts environnementaux de quatre scénarios de gestion de déchets. Il ressort de cette étude que, comparés au scénario de gestion actuel des déchets PV, les scénarios de recyclage partiel ou total réduiraient les impacts environnementaux d’environ 30 à 90% en fonction de l’indicateur environnemental considéré. La réduction des impacts environnementaux passe aussi par un certain nombre de choix, tels que la technologie des modules PV utilisés et leur lieu de production, le choix du type de montage, le lieu d’installation de la centrale PV et sa gestion de fin de vie.
Abstract : Photovoltaic (PV) installations are growing in popularity in sub Saharan Africa as costs continue to decline . Long time considered a s a renewable energy , non polluting energy source , PV systems are not exempt from environmental impacts. Although numerous studies worldwide have focused on their environmental impacts, very few have been conducted in sub Saharan Africa. Th is thesis aim s to assess the potential environmental impacts of photovoltaic power plants in the context of developing countries, using the life cycle assessment tool. First, a study was carried out to assess the environmental profiles and compare small, medium and large scale PV power plants between themselves, on the one hand, and with the electricity mix in Burkina Faso , on the other hand . A "cradle to grave" approach, according to the standards ISO 14040 and ISO 14044, was used . SimaPro 9.4 software and the ReCiPe 2016 Midpoint (H) evaluation method were used for the calculations, considering 09 environmental indicators. The functional unit considered is "1 kWh of electricity produced by the solar photovoltaic plant and fed into the national grid for 25 years". Sensitivity analyses were also carried out.The results of the study show that the environmental profiles of large and medium sized PV power plants are dominated by the module manufacturing stage (70 80%), the mounting structure (18 25%) and the end of life stage (30 45%), while that of small PV power plants is dominated by the battery manufacturing stage (34 97%). The comparative study also shows that the environmental impacts of PV power plants are greater than those of Burkina Faso's electricity mix, except for climate change and resource consumption indicators . Electricity generation by large and medium sized PV power plants has substantial environmental advantages of 50 99%/kWh over small scale PV power plants in all indicator categories except land use, wh ich causes around 70 times more impact s . The use of lead acid batteries in the smaller PV plant is responsible for this difference in impact between the plants. Sensitivity analyses show that changing the country of PV module manufacturing to a less carbon intensive electricity mix one results in impact reductions of 41 64%. Next, a study of the current PV waste management system in Burkina Faso was carried out. Documentary research, interviews, questionnaires, and field visits were used in the methodology. The survey showed that PV waste management was carried out by the informal sector, involving a range of stakeholders such as collectors, recyclers, repairers, and exporters. This waste management activity is a source of lead emissions, plastics, and fumes harmful to human health and the environment. The introduction of legislation, the multiplication of human health and the environment. The introduction of legislation, the multiplication of collection points and appropriate infrastructures, the training and awarenesscollection points and appropriate infrastructures, the training and awareness raising of raising of stakeholders, and the extended responsibility of manufacturers arestakeholders, and the extended responsibility of manufacturers are thethe measures measures we we recommend to reduce the impactrecommend to reduce the impactss of current PV waste management.of current PV waste management. Two final studies were carried out: one on the environmental impact of different end--ofof--life management scenarios for PV waste, and another on proposed solutions for minimizing life management scenarios for PV waste, and another on proposed solutions for minimizing the environmental impact of PV power plants.the environmental impact of PV power plants. The life cycle assessment methodology and the The life cycle assessment methodology and the ReCiPe 2016 Endpoint (H) method were used to assess the environmental impacts of four ReCiPe 2016 Endpoint (H) method were used to assess the environmental impacts of four waste management scenarios. The study showed that, compared with the current PV waste waste management scenarios. The study showed that, compared with the current PV waste management scenario, partial or total recycling scenarios would reduce environmental management scenario, partial or total recycling scenarios would reduce environmental impacts by around 30% impacts by around 30% up up to 90%, depending on the environmental indicator considered. to 90%, depending on the environmental indicator considered. Reducing environmental impacts involves Reducing environmental impacts involves somesome choices, such as the technology of the PV choices, such as the technology of the PV modules used and modules used and where they are where they are manufactured,manufactured, the choice of mountingthe choice of mounting structurestructure, the , the locationlocation of of the PV plants,the PV plants, and and his his endend--ofof--life management.life management. |
Thèse en Sciences et Technologies de l'Eau, de l'Energie et de l’Environnement. Analyse du cycle de vie des centrales photovoltaïques dans le contexte de pays en développement : cas du Burkina Faso [texte imprimé] / Kodami BADZA, Auteur . - 2024 . - 207 p. Langues : Français ( fre)
| Résumé : |
Les installations photovoltaïques connaissent une évolution croissante en Afrique subsaharienne à cause de la baisse continue de leurs coûts. Longtemps considérés comme une source d’énergie renouvelable, non polluante, les systèmes PV ne sont pas exempts d’impacts environnementaux. Bien que de nombreuses études dans le monde entier se soient concentrées sur leurs impacts environnementaux, très peu ont été menées en Afrique subsaharienne. L'objectif de cette thèse est d’évaluer les impacts environnementaux potentiels des centrales photovoltaïques dans le contexte des pays en voie de développement à travers des outils d’analyse du cycle de vie.
Tout d’abord, une étude d’évaluation des profils environnementaux et de comparaison des centrales PV de petite, moyenne et grande tailles entre elles d’une part, et avec celui le mix électrique du Burkina Faso d’autre part a été effectué. Pour cela, une approche du « berceau à la tombe » selon la norme ISO 14040 et ISO 14044 a été utilisée dans notre méthodologie. Le logiciel SimaPro 9.4 et la méthode d'évaluation ReCiPe 2016 Midpoint (H) ont été utilisés pour les calculs en considérant 09 indicateurs environnementaux. L’unité fonctionnelle considérée est « 1 kWh d’électricité produit par la centrale solaire photovoltaïque et injecté dans le réseau national pendant 25 ans ». Des analyses de sensibilité ont également été réalisées.
Les résultats de l'étude montrent que les profils environnementaux des centrales PV de grande et moyenne tailles sont dominés par la fabrication des modules (70-80%), la structure de montage (18-25%) et la fin de vie (30-45%) tandis que celui de la petite taille est dominé par l’étape de fabrication des batteries (34-97%). Il ressort également de l’étude comparative que les impacts environnementaux des centrales PV sont plus importants que ceux du mix électrique du Burkina Faso, excepté les indicateurs "le changement climatique" et "la consommation des ressources". La production de l’électricité par les centrales PV de grande et moyenne tailles présentent des avantages environnementaux substantiels de 50-99%/kWh que la centrale de petite taille dans toutes les catégories d’indicateurs, excepté l’occupation des sols où elles causent environ 70 fois plus d’impacts. L’utilisation des batteries plomb-acide par la centrale de petite taille est à l’origine de cette différence d’impact entre les centrales. Il ressort des analyses de sensibilité que le changement du pays de production des modules PV par un pays de mix électrique moins carboné engendre des réductions des impacts de 41-64%.
Une étude sur le système actuel de gestion des déchets PV au Burkina Faso a été menée. Des recherches documentaires, des entretiens, des questionnaires et des visites sur le terrain ont été utilisés dans la méthodologie. L'enquête a montré que la gestion des déchets PV était effectuée par le secteur informel et regroupait un ensemble d’acteurs tels que les collecteurs, les recycleurs, les réparateurs et les exportateurs. L’activité de gestion de ces déchets constitue une source d’émissions de plomb, des plastiques et des fumées néfastes pour la santé humaine et pour l’environnement. L’introduction d'une législation, la multiplication des points de collecte et des infrastructures appropriées, la formation et la sensibilisation des parties prenantes, et la responsabilité élargie des fabricants sont les mesures que nous avons recommandées pour réduire les impacts de la gestion actuelle des déchets PV.
Enfin, deux dernières études ont été menées : une étude sur les impacts environnementaux des différents scénarios de gestion de fin de vie des déchets PV et une autre sur la proposition de solutions pour minimiser les impacts environnementaux des centrales PV. La méthodologie d’analyse du cycle de vie et la méthode ReCiPe 2016 Endpoint (H) ont été utilisées pour évaluer les impacts environnementaux de quatre scénarios de gestion de déchets. Il ressort de cette étude que, comparés au scénario de gestion actuel des déchets PV, les scénarios de recyclage partiel ou total réduiraient les impacts environnementaux d’environ 30 à 90% en fonction de l’indicateur environnemental considéré. La réduction des impacts environnementaux passe aussi par un certain nombre de choix, tels que la technologie des modules PV utilisés et leur lieu de production, le choix du type de montage, le lieu d’installation de la centrale PV et sa gestion de fin de vie.
Abstract : Photovoltaic (PV) installations are growing in popularity in sub Saharan Africa as costs continue to decline . Long time considered a s a renewable energy , non polluting energy source , PV systems are not exempt from environmental impacts. Although numerous studies worldwide have focused on their environmental impacts, very few have been conducted in sub Saharan Africa. Th is thesis aim s to assess the potential environmental impacts of photovoltaic power plants in the context of developing countries, using the life cycle assessment tool. First, a study was carried out to assess the environmental profiles and compare small, medium and large scale PV power plants between themselves, on the one hand, and with the electricity mix in Burkina Faso , on the other hand . A "cradle to grave" approach, according to the standards ISO 14040 and ISO 14044, was used . SimaPro 9.4 software and the ReCiPe 2016 Midpoint (H) evaluation method were used for the calculations, considering 09 environmental indicators. The functional unit considered is "1 kWh of electricity produced by the solar photovoltaic plant and fed into the national grid for 25 years". Sensitivity analyses were also carried out.The results of the study show that the environmental profiles of large and medium sized PV power plants are dominated by the module manufacturing stage (70 80%), the mounting structure (18 25%) and the end of life stage (30 45%), while that of small PV power plants is dominated by the battery manufacturing stage (34 97%). The comparative study also shows that the environmental impacts of PV power plants are greater than those of Burkina Faso's electricity mix, except for climate change and resource consumption indicators . Electricity generation by large and medium sized PV power plants has substantial environmental advantages of 50 99%/kWh over small scale PV power plants in all indicator categories except land use, wh ich causes around 70 times more impact s . The use of lead acid batteries in the smaller PV plant is responsible for this difference in impact between the plants. Sensitivity analyses show that changing the country of PV module manufacturing to a less carbon intensive electricity mix one results in impact reductions of 41 64%. Next, a study of the current PV waste management system in Burkina Faso was carried out. Documentary research, interviews, questionnaires, and field visits were used in the methodology. The survey showed that PV waste management was carried out by the informal sector, involving a range of stakeholders such as collectors, recyclers, repairers, and exporters. This waste management activity is a source of lead emissions, plastics, and fumes harmful to human health and the environment. The introduction of legislation, the multiplication of human health and the environment. The introduction of legislation, the multiplication of collection points and appropriate infrastructures, the training and awarenesscollection points and appropriate infrastructures, the training and awareness raising of raising of stakeholders, and the extended responsibility of manufacturers arestakeholders, and the extended responsibility of manufacturers are thethe measures measures we we recommend to reduce the impactrecommend to reduce the impactss of current PV waste management.of current PV waste management. Two final studies were carried out: one on the environmental impact of different end--ofof--life management scenarios for PV waste, and another on proposed solutions for minimizing life management scenarios for PV waste, and another on proposed solutions for minimizing the environmental impact of PV power plants.the environmental impact of PV power plants. The life cycle assessment methodology and the The life cycle assessment methodology and the ReCiPe 2016 Endpoint (H) method were used to assess the environmental impacts of four ReCiPe 2016 Endpoint (H) method were used to assess the environmental impacts of four waste management scenarios. The study showed that, compared with the current PV waste waste management scenarios. The study showed that, compared with the current PV waste management scenario, partial or total recycling scenarios would reduce environmental management scenario, partial or total recycling scenarios would reduce environmental impacts by around 30% impacts by around 30% up up to 90%, depending on the environmental indicator considered. to 90%, depending on the environmental indicator considered. Reducing environmental impacts involves Reducing environmental impacts involves somesome choices, such as the technology of the PV choices, such as the technology of the PV modules used and modules used and where they are where they are manufactured,manufactured, the choice of mountingthe choice of mounting structurestructure, the , the locationlocation of of the PV plants,the PV plants, and and his his endend--ofof--life management.life management. |
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