Le recyclage des panneaux photovoltaïques : Différence entre versions
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(→Les enjeux du recyclage) |
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| − | Le choc pétrolier de 1973 a entrainé la recherche et le développement de nouvelles sources d’énergies, dont l’énergie photovoltaïque. En quelques années cette filière s’est considérablement développée. La production de cellules solaires est passée de 0.202 GW en 1999 à 27.293 GW en 2010. Ces cellules solaires ayant une durée de vie comprise entre 20 et 30 ans, elles arriveront bientôt en fin de vie. Avec l'arrivée sur le marché de nouvelles cellules de | + | Le choc pétrolier de 1973 a entrainé la recherche et le développement de nouvelles sources d’énergies, dont l’énergie photovoltaïque. En quelques années cette filière s’est considérablement développée. La production de cellules solaires est passée de 0.202 GW en 1999 à 27.293 GW en 2010. Ces cellules solaires ayant une durée de vie comprise entre 20 et 30 ans, elles arriveront bientôt en fin de vie. Avec l'arrivée sur le marché de nouvelles cellules de seconde génération, le recyclage devient une préoccupation d’autant plus importante qu’il s’inscrit dans le cadre du développement durable. |
| − | D’ici 2025, se sont environ 30 mille tonnes de déchets émanant de produits photovoltaïques qu’il faudra traiter sans compter tous les résidus de fabrication | + | D’ici 2025, se sont environ 30 mille tonnes de déchets émanant de produits photovoltaïques qu’il faudra traiter sans compter tous les résidus de fabrication (panneaux rejetés lors du contrôle de qualité, panneaux endommagés). |
La forte augmentation de la demande du photovoltaïque a entrainé une pénurie de silicium purifié entre 2006 et 2009. Cette pénurie a ralenti l’approvisionnement de panneaux solaires. Les industriels ont dû rechercher une alternative à l’élaboration de silicium purifié. Le recyclage est apparu comme une solution durable. | La forte augmentation de la demande du photovoltaïque a entrainé une pénurie de silicium purifié entre 2006 et 2009. Cette pénurie a ralenti l’approvisionnement de panneaux solaires. Les industriels ont dû rechercher une alternative à l’élaboration de silicium purifié. Le recyclage est apparu comme une solution durable. | ||
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== Les différentes méthodes de recyclage == | == Les différentes méthodes de recyclage == | ||
| − | Le premier traitement effectué sur les modules photovoltaïques à base de silicium est le traitement mécanique | + | Le premier traitement effectué sur les modules photovoltaïques à base de silicium est le traitement mécanique. Suivent le traitement thermique et le traitement chimique. |
=== Le traitement mécanique === | === Le traitement mécanique === | ||
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Les feuilles d’EVA et de Tedlar montées à l’avant et à l’arrière du module brûleront sous l’influence de la température et libéreront les cellules solaires. (Voir figure ci-dessus) | Les feuilles d’EVA et de Tedlar montées à l’avant et à l’arrière du module brûleront sous l’influence de la température et libéreront les cellules solaires. (Voir figure ci-dessus) | ||
| − | Les contacts rubans en aluminium des différentes cellules solaires sont récupérés ainsi que le cadre en aluminium ou en acier inoxydable | + | Les contacts rubans en aluminium des différentes cellules solaires sont récupérés ainsi que le cadre en aluminium ou en acier inoxydable des cellules (pour les premières générations). |
[[Image:Coupe_module_PV.jpg|thumb|196px|center|Vue en coupe d’un module photovoltaïque]] | [[Image:Coupe_module_PV.jpg|thumb|196px|center|Vue en coupe d’un module photovoltaïque]] | ||
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[[Image:Processus_traitement_chimique_cellules_solaires.png|thumb|480px|center|Processus de traitement chimique des cellules solaires]] | [[Image:Processus_traitement_chimique_cellules_solaires.png|thumb|480px|center|Processus de traitement chimique des cellules solaires]] | ||
| − | Un pré traitement au KOH (Hydroxyde de Potassium) des cellules permet d’enlever la poussière et les autres substances. Ensuite ces cellules sont lavées pour enlever les effets du KOH, elles sont mises dans une solution de décapage permettant d’enlever la métallisation de la face avant et arrière, de la couche anti reflet et de la couche n. | + | Un pré-traitement au KOH (Hydroxyde de Potassium) des cellules permet d’enlever la poussière et les autres substances. Ensuite ces cellules sont lavées pour enlever les effets du KOH, elles sont mises dans une solution de décapage permettant d’enlever la métallisation de la face avant et arrière, de la couche anti reflet et de la couche n. |
| − | Le problème de cette méthode est le décapage, il faut choisir la bonne composition optimale | + | Le problème de cette méthode est le décapage, il faut choisir la bonne composition optimale, sa concentration et la température<ref name="Ademe">ADEME - ''Étude du potentiel de recyclage de certains métaux rares'' : [http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=D068A7E2019CCA756F2F7EE8ED2D199F1296548079892.pdf]</ref>. |
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[[Image:Aspiration_poussiere_PV.jpg|180px|right|]] | [[Image:Aspiration_poussiere_PV.jpg|180px|right|]] | ||
| − | En début de chaine, un système d’aspiration composé de pré filtre et de filtre à particules aspireras les poussières. Ce système est efficace à 99,95%. | + | En début de chaine, un système d’aspiration composé de pré-filtre et de filtre à particules aspireras les poussières. Ce système est efficace à 99,95%. |
| − | Les panneaux collectés ainsi que les rebuts issus de la production sont chargés dans une déchiqueteuse pour être cassés en gros morceaux (Voir figure ci-dessous). Ces morceaux vont être transportés vers un broyeur à marteau pour être | + | Les panneaux collectés ainsi que les rebuts issus de la production sont chargés dans une déchiqueteuse pour être cassés en gros morceaux (Voir figure ci-dessous). Ces morceaux vont être transportés vers un broyeur à marteau pour être écrasés davantage et obtenir des morceaux de verre de 4 à 5 mm<ref name="First_solar">First Solar - ''Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program'' : [http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf]</ref>. |
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| − | Fichier:Chargement_panneaux_machine.png|Les panneaux et les rebuts chargés dans la machine | + | | valign="top"| |
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La toupie est vidée dans un séparateur qui transporte à l’aide d’une vis sans fin les éléments solides vers une bande transporteuse et les éléments liquides riches en métaux coulent eux par gravité. | La toupie est vidée dans un séparateur qui transporte à l’aide d’une vis sans fin les éléments solides vers une bande transporteuse et les éléments liquides riches en métaux coulent eux par gravité. | ||
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Ce liquide riche en métaux est compressé pour créer un matériau contenant jusqu’à 95% de semi-conducteur. | Ce liquide riche en métaux est compressé pour créer un matériau contenant jusqu’à 95% de semi-conducteur. | ||
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[[Image:Le_tamis_vibrant.png|thumb|360px|center|Le Tamis vibrant]] | [[Image:Le_tamis_vibrant.png|thumb|360px|center|Le Tamis vibrant]] | ||
| − | Les résidus de feuille laminée sont éliminés conformément à la législation environnementale et jusqu'à 90% du verre récupéré. Le rinçage du verre permet de le débarrasser des films résiduels semi-conducteurs. Après rinçage, il est conditionné pour être traité par la filière de recyclage du verre<ref name="First_solar">First Solar - ''Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program'' : [http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf]</ref>. | + | Les résidus de feuille laminée sont éliminés conformément à la législation environnementale et jusqu'à 90% du verre est récupéré. Le rinçage du verre permet de le débarrasser des films résiduels semi-conducteurs. Après rinçage, il est conditionné pour être traité par la filière de recyclage du verre<ref name="First_solar">First Solar - ''Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program'' : [http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf]</ref>. |
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| − | Fichier:Composition_panneau_couche_mince.png|Composition d'un panneau couche mince<ref name="Pro_recyclage">Pro Recyclage - ''Note sur le recyclage des modules photovoltaïques'' : [http://www.prorecyclage.com/actualites/edito/edito_novembre2010.html]</ref> | + | [[Fichier:Composition_panneau_c_Si.png|thumb|320px|Composition d'un panneau c-Si<ref name="Pro_recyclage">Pro Recyclage - ''Note sur le recyclage des modules photovoltaïques'' : [http://www.prorecyclage.com/actualites/edito/edito_novembre2010.html]</ref>]] |
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[[Image:Cadres_aluminium.jpg|200px|right|]] | [[Image:Cadres_aluminium.jpg|200px|right|]] | ||
| − | L’aluminium est recyclable à l’infini | + | L’aluminium est recyclable à l’infini. Environ 75 % de la production totale d’aluminium depuis les années 1890 est encore en utilisation. Cela peut représenter un nombre incalculable de cycles de vie. |
Le recyclage de l’aluminium évite l’émission de 80 millions de tonnes de CO2 (Dioxyde de Carbone) chaque année dans le monde, sans compter les gains réalisés par le recyclage des rebuts. | Le recyclage de l’aluminium évite l’émission de 80 millions de tonnes de CO2 (Dioxyde de Carbone) chaque année dans le monde, sans compter les gains réalisés par le recyclage des rebuts. | ||
| − | Le cadre aluminium est démantelé pour subir une purification et être ensuite vendu ou réutilisé tel quel. L’aluminium vendu sera exploité dans d’autres domaines | + | Le cadre aluminium est démantelé pour subir une purification et être ensuite vendu ou réutilisé tel quel. L’aluminium vendu sera exploité dans d’autres domaines d’utilisation à des niveaux de pureté différents. Avant d’être réutilisé il devra être broyé puis fondu par des raffineurs d’aluminium pour produire l’aluminium de seconde fusion. Cet aluminium servira à fabriquer des pièces de fonderie pour l’automobile (pistons, blocs moteur). Il pourra être aussi réutilisé comme cadre sur un autre module photovoltaïque. |
Le poids d’aluminium récupéré dans un module photovoltaïque est de 1,39kg/m² soit 10,3% du poids total. Le taux de recyclage du cadre aluminium est de 100%<ref name="Renewable_energy_world">Renewable Energy World - ''Light Cycle: Recycling PV Materials'' : [http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2009/04/light-cycle-recycling-pv-materials]</ref>. | Le poids d’aluminium récupéré dans un module photovoltaïque est de 1,39kg/m² soit 10,3% du poids total. Le taux de recyclage du cadre aluminium est de 100%<ref name="Renewable_energy_world">Renewable Energy World - ''Light Cycle: Recycling PV Materials'' : [http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2009/04/light-cycle-recycling-pv-materials]</ref>. | ||
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Après les différents traitements réalisés sur les panneaux photovoltaïques, le verre récupéré sous forme de granulés est recyclé. Il pourra être réutilisé dans l'industrie photovoltaïque, dans les domaines de la construction, de l'automobile ou retournera sur le marché du verre. | Après les différents traitements réalisés sur les panneaux photovoltaïques, le verre récupéré sous forme de granulés est recyclé. Il pourra être réutilisé dans l'industrie photovoltaïque, dans les domaines de la construction, de l'automobile ou retournera sur le marché du verre. | ||
| − | Pour cela, | + | Pour cela, il est envoyé à des entreprises spécialisées dans le traitement du verre où plusieurs options sont possibles : |
* La réutilisation pour la fabrication d'un nouveau panneau photovoltaïque : | * La réutilisation pour la fabrication d'un nouveau panneau photovoltaïque : | ||
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* Fondu et intégré dans les procédés de fabrication des lingots de silicium. | * Fondu et intégré dans les procédés de fabrication des lingots de silicium. | ||
| − | De plus le silicium impur peut être valorisé en | + | De plus le silicium impur peut être valorisé en étant utilisé comme agrégat pour les fours de fonte métallurgique. |
Une autre solution possible permet de réutiliser jusqu’à 4 fois le même wafer : | Une autre solution possible permet de réutiliser jusqu’à 4 fois le même wafer : | ||
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* '''Le contrôle qualité''' permet de vérifier l’épaisseur, les propriétés électriques (résistivité) et la planéité. | * '''Le contrôle qualité''' permet de vérifier l’épaisseur, les propriétés électriques (résistivité) et la planéité. | ||
| − | Après ce contrôle un nettoyage est effectué sur le wafer ainsi qu’un contrôle visuel dans une chambre | + | Après ce contrôle un nettoyage est effectué sur le wafer ainsi qu’un contrôle visuel dans une chambre noire suivi d’une vérification. |
| − | Dans ce cas le wafer est renvoyé tel quel pour réintégrer la chaine de fabrication | + | Dans ce cas le wafer est renvoyé tel quel pour réintégrer la chaine de fabrication ou être utilisé par des fabricants comme cellules d’essai chez les instrumentalistes. |
La fabrication de nouvelles cellules solaires grâce au recyclage permet de faire une économie d’énergie de l’ordre de 30%. | La fabrication de nouvelles cellules solaires grâce au recyclage permet de faire une économie d’énergie de l’ordre de 30%. | ||
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Les métaux rares tels que l’Indium, Sélénium, Galium, Tellure et Cadmium contenus dans les panneaux photovoltaïques sont récupérés pour être recyclés. | Les métaux rares tels que l’Indium, Sélénium, Galium, Tellure et Cadmium contenus dans les panneaux photovoltaïques sont récupérés pour être recyclés. | ||
| − | Les panneaux photovoltaïques à base de CdTe sont recyclés par l’entreprise qui les fabrique comme First Solar. Le traitement des modules photovoltaïques en couche mince de CdTe permet de séparer le verre du semi-conducteur. La couche semi conductrice (Tellure et Cadmium) est récupérée à 95% pour fabriquer de nouveaux panneaux. Le substrat de verre est récupéré à 90% pour être envoyé aux filières spécialisées dans le traitement du verre. Au total, ces panneaux photovoltaïques sont recyclés à 90% de | + | Les panneaux photovoltaïques à base de CdTe sont recyclés par l’entreprise qui les fabrique comme First Solar. Le traitement des modules photovoltaïques en couche mince de CdTe permet de séparer le verre du semi-conducteur. La couche semi-conductrice (Tellure et Cadmium) est récupérée à 95% pour fabriquer de nouveaux panneaux. Le substrat de verre est récupéré à 90% pour être envoyé aux filières spécialisées dans le traitement du verre. Au total, ces panneaux photovoltaïques sont recyclés à 90% de leur masse. |
Dans le cas des cellules CIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium), les chutes de production sont traitées en priorité et les éléments sont revalorisés pour la fabrication de nouvelles cellules<ref name="First_solar">First Solar - ''Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program'' : [http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf]</ref>. | Dans le cas des cellules CIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium), les chutes de production sont traitées en priorité et les éléments sont revalorisés pour la fabrication de nouvelles cellules<ref name="First_solar">First Solar - ''Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program'' : [http://www.bnl.gov/pv/files/PRS_Agenda/2_Krueger_IEEE-Presentation-Final.pdf]</ref>. | ||
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== Les enjeux du recyclage == | == Les enjeux du recyclage == | ||
| − | Aujourd'hui, les déchets de panneaux solaires ne sont pas inclus dans la filière de collecte et de traitement des DEEE (Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques) ni | + | Aujourd'hui, les déchets de panneaux solaires ne sont pas inclus dans la filière de collecte et de traitement des DEEE (Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques) ni soumis à la directive européenne RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Des entreprises ou sociétés ont alors choisi de s'associer pour assurer la collecte et le recyclage d'installations photovoltaïques en se basant sur le principe de REP (Responsabilité Élargie des Producteurs). D'autres ont préféré inclure une chaine de recyclage dans leur cycle de production. |
| − | + | Depuis février 2014, les panneaux photovoltaïques rentrent dans le cadre de la directive sur le recyclage des DEEE<ref>Solar Waste - ''European WEEE Directive'' : [http://www.solarwaste.eu/pv-waste-legislation/]</ref>. Chaque État membre est à présent tenu de réglementer le recyclage des déchets provenant des panneaux photovoltaïques. | |
* Historique | * Historique | ||
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Automne 2011, SolarWorld se désolidarise et créer sa propre unité de recyclage « Solar Cycle ». | Automne 2011, SolarWorld se désolidarise et créer sa propre unité de recyclage « Solar Cycle ». | ||
| − | D'autres entreprises empruntent le même chemin en pourvoyant eux même à leur besoin de recyclage comme First Solar qui dès 2005 intègre sur chacun de ses sites de production une | + | D'autres entreprises empruntent le même chemin en pourvoyant eux même à leur besoin de recyclage comme First Solar qui dès 2005 intègre sur chacun de ses sites de production une chaîne de recyclage. |
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| + | Septembre 2013, Ceres cesse l’activité de collecte et de recyclage de panneaux photovoltaïques en Europe pour se concentrer sur son activité première : la recherche. PV Cycle reprend toutes les obligations de collecte et recyclage des membres actuels de Ceres<ref>CERES - ''CERES to discontinue its operational take-back and recycling division'' : [http://www.ceres-recycle.org/ceres-to-discontinue-its-operational-take-back-and-recycling-division]</ref>. | ||
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| + | Février 2014, plusieurs acteurs français du PV s'unissent pour créer PV CYCLE France SAS, qui assurera la collecte et le recyclage des panneaux photovoltaïques usagés en France dans le cadre de la transposition en cours de la directive DEEE<ref>PV Cycle - ''Système collectif dédié de collecte et de recyclage pour le marché français des panneaux photovoltaïques usagés'' : [http://www.pvcycle.org/wp-content/uploads/2014/02/Joint-take-back-and-recycling-scheme-for-French-PV-WEEE-market_FR.pdf]</ref>. | ||
=== Enjeux environnementaux === | === Enjeux environnementaux === | ||
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L'enjeu premier pour une énergie dite «propre» est de respecter l'environnement. | L'enjeu premier pour une énergie dite «propre» est de respecter l'environnement. | ||
| − | Le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque lors de la transformation de l'énergie solaire en énergie électrique n'émet aucune sorte de pollution. Il y a cependant un impact environnemental | + | Le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque lors de la transformation de l'énergie solaire en énergie électrique n'émet aucune sorte de pollution. Il y a cependant un impact environnemental lors du processus de fabrication et du traitement en fin de vie. |
| − | En effet, le recyclage de la filière photovoltaïque vise prioritairement à protéger l'environnement des déchets toxiques contenus dans les installations comme le Tellure de Cadmium, le Bore, le Plomb ou le Silicium extrait du sous-sol qui | + | En effet, le recyclage de la filière photovoltaïque vise prioritairement à protéger l'environnement des déchets toxiques contenus dans les installations comme le Tellure de Cadmium, le Bore, le Plomb ou le Silicium extrait du sous-sol qui peuvent s'avérer toxique. Si les panneaux n'étaient pas recyclés et laissés à l'état de déchets (site d'enfouissement), ils auraient un impact environnemental en risquant de se dégrader, libérant ainsi des composants toxiques. |
De plus, le recyclage permet la réutilisation de certains matériaux pour la création de nouveaux panneaux photovoltaïques. Ainsi l'impact polluant dû à la production ou l'extraction de ces matériaux est réduit. L'énergie grise nécessaire à la fabrication de ces nouveaux panneaux photovoltaïques est ainsi limitée. | De plus, le recyclage permet la réutilisation de certains matériaux pour la création de nouveaux panneaux photovoltaïques. Ainsi l'impact polluant dû à la production ou l'extraction de ces matériaux est réduit. L'énergie grise nécessaire à la fabrication de ces nouveaux panneaux photovoltaïques est ainsi limitée. | ||
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Un panneau photovoltaïque en silicium pèse environ 22,4 kg. Le recyclage de ce panneau permet de réduire l’empreinte écologique de son cycle de vie jusqu'à 16 kg d’équivalent en CO2 d’énergie primaire provenant de ressources non renouvelables. | Un panneau photovoltaïque en silicium pèse environ 22,4 kg. Le recyclage de ce panneau permet de réduire l’empreinte écologique de son cycle de vie jusqu'à 16 kg d’équivalent en CO2 d’énergie primaire provenant de ressources non renouvelables. | ||
| − | Le recyclage d’une tonne de panneaux photovoltaïques en silicium permet d’économiser environ 800 kg d’équivalent en CO2. Si le panneau n’a pas été entièrement fabriqué a partir de matières recyclées, 1 200 kg d’équivalent en CO2 | + | Le recyclage d’une tonne de panneaux photovoltaïques en silicium permet d’économiser environ 800 kg d’équivalent en CO2. Si le panneau n’a pas été entièrement fabriqué a partir de matières recyclées, 1 200 kg d’équivalent en CO2 peuvent être économisés. |
[[Image:Gain_energetique_recyclage.png|thumb|480px|center|Gain énergétique du recyclage<ref>PV Cycle - ''LCA screening of recycling si-PV modules'' : [http://www.pvcycle.org/lca-screening-of-recycling-si-pv-modules/]</ref>]] | [[Image:Gain_energetique_recyclage.png|thumb|480px|center|Gain énergétique du recyclage<ref>PV Cycle - ''LCA screening of recycling si-PV modules'' : [http://www.pvcycle.org/lca-screening-of-recycling-si-pv-modules/]</ref>]] | ||
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==== Le financement ==== | ==== Le financement ==== | ||
| − | Les types de financements diffèrent légèrement | + | Les types de financements diffèrent légèrement si on se place au sein d'une des associations d'adhérents ou d'une entreprise seule gérante de son unité de recyclage. |
* Producteur payeur via un système de cotisation | * Producteur payeur via un système de cotisation | ||
| Ligne 329 : | Ligne 343 : | ||
Par exemple, PV Cycle demande à chacun de ses adhérents une cotisation annuelle en fonction du nombre de modules photovoltaïques produits. Cette cotisation financera les services de collecte et de recyclage. | Par exemple, PV Cycle demande à chacun de ses adhérents une cotisation annuelle en fonction du nombre de modules photovoltaïques produits. Cette cotisation financera les services de collecte et de recyclage. | ||
| − | Fin juin 2012, plus de 220 entreprises productrices et importatrices de panneaux photovoltaïques | + | Fin juin 2012, plus de 220 entreprises productrices et importatrices de panneaux photovoltaïques sont devenus membres et 30 entreprises membres associées à PV Cycle. |
[[Image:Membres_PV_Cycle.jpg|thumb|480px|center|Membres de PV Cycle]] | [[Image:Membres_PV_Cycle.jpg|thumb|480px|center|Membres de PV Cycle]] | ||
| Ligne 339 : | Ligne 353 : | ||
* Producteur payeur via un système de provisions | * Producteur payeur via un système de provisions | ||
| − | C'est le cas des entreprises qui ont déjà intégré ou | + | C'est le cas des entreprises qui ont déjà intégré ou créée leur propre unité de recyclage. Le coût de recyclage a été pensé et incorporé dans le prix d’achat. Certaines entreprises comme First Solar ont même crée un fond spécial pour financer le recyclage des panneaux en cas de faillite de l'entreprise<ref>Enerzine - ''Recyclage des panneaux solaires : un projet de loi en 2012'' : [http://www.enerzine.com/1/12924+recyclage-des-panneaux-solaires---un-projet-de-loi-en-2012+.html]</ref>. |
==== Les coûts ==== | ==== Les coûts ==== | ||
| − | * | + | * Coûts de collecte |
«La collecte» est la première phase du processus de recyclage de panneaux en fin de vie. La personne chargée de démanteler l'installation de panneaux photovoltaïques doit ensuite les apporter dans l'un des 173 points de collecte existant aujourd'hui en Europe. | «La collecte» est la première phase du processus de recyclage de panneaux en fin de vie. La personne chargée de démanteler l'installation de panneaux photovoltaïques doit ensuite les apporter dans l'un des 173 points de collecte existant aujourd'hui en Europe. | ||
| − | Les panneaux sont placés dans des conteneurs qui, une fois pleins, seront | + | Les panneaux sont placés dans des conteneurs qui, une fois pleins, seront acheminés vers des usines de recyclage. Les conteneurs sont offerts aux points de collecte des détaillants, des fournisseurs et des installateurs de panneaux photovoltaïques. |
* ''Petites quantités < 30-40 modules'' | * ''Petites quantités < 30-40 modules'' | ||
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* Coût de recyclage | * Coût de recyclage | ||
| − | La phase de « recyclage » commence dès l'arrivée des conteneurs renfermant les modules. Ils sont alors | + | La phase de « recyclage » commence dès l'arrivée des conteneurs renfermant les modules. Ils sont alors stockés avant d’être traités. Les matériaux recyclés sont à leur tour stockés. |
Le coût de recyclage comprend : | Le coût de recyclage comprend : | ||
| Ligne 377 : | Ligne 391 : | ||
Ces coûts font apparaitre différents paramètres à prendre en compte lors de leurs calculs comme par exemple le type de modules, la quantité des modules, la technologie utilisée lors du recyclage, la valeur des matériaux après recyclage et le coût de travail et de recherche. | Ces coûts font apparaitre différents paramètres à prendre en compte lors de leurs calculs comme par exemple le type de modules, la quantité des modules, la technologie utilisée lors du recyclage, la valeur des matériaux après recyclage et le coût de travail et de recherche. | ||
| − | Le coût relatif du recyclage est fixé à 24 centimes d’euro par kilo de modules sur le marché. Ce | + | Le coût relatif du recyclage est fixé à 24 centimes d’euro par kilo de modules sur le marché. Ce chiffre a été définit en fonction d’études réalisées au préalable. Ces coûts structuraux pourront être affinés au fil des années avec l’expérience au niveau de la collecte et du recyclage<ref name="Ademe">ADEME - ''Étude du potentiel de recyclage de certains métaux rares'' : [http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=D068A7E2019CCA756F2F7EE8ED2D199F1296548079892.pdf]</ref>. |
==== Les centres de collecte et de recyclage ==== | ==== Les centres de collecte et de recyclage ==== | ||
| − | En Europe, les points de | + | En Europe, les points de collecte via PV Cycle ne cessent d'augmenter. Début 2012, l'organisme en mentionnait plus de 205 dans l'Union Européenne. |
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L’industrie photovoltaïque ne doit pas que proposer une énergie propre, elle doit également adopter le concept de responsabilité étendue du fabricant. En prenant conscience et en mettant en place des filières de collecte et de recyclage, il est possible de maximiser la récupération des matériaux valorisables et de prévenir les problèmes de gestion des déchets pour les générations futures. | L’industrie photovoltaïque ne doit pas que proposer une énergie propre, elle doit également adopter le concept de responsabilité étendue du fabricant. En prenant conscience et en mettant en place des filières de collecte et de recyclage, il est possible de maximiser la récupération des matériaux valorisables et de prévenir les problèmes de gestion des déchets pour les générations futures. | ||
| − | Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques sont encore en développement. Il est difficile de savoir quelle technologie s’imposera. Il faudra attendre encore quelques années pour avoir une meilleure visibilité. Les cellules de 1ere génération arrivent progressivement en fin de vie. Le coût du recyclage commence à devenir intéressant | + | Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques sont encore en développement. Il est difficile de savoir quelle technologie s’imposera. Il faudra attendre encore quelques années pour avoir une meilleure visibilité. Les cellules de 1ere génération arrivent progressivement en fin de vie. Le coût du recyclage commence à devenir intéressant, en comparaison avec les cellules de seconde génération (CIGS, CdTe) qui commencent à peine à arriver en fin de vie, et dont les techniques de recyclage coûtent encore très cher. Ces cellules sont encore au point de recherche (peu de panneaux à recycler actuellement). |
L’énergie solaire ne sera véritablement durable que lorsque le cycle de vie des modules photovoltaïques aura été bouclé. | L’énergie solaire ne sera véritablement durable que lorsque le cycle de vie des modules photovoltaïques aura été bouclé. | ||
Version actuelle en date du 14 février 2014 à 04:43
Le choc pétrolier de 1973 a entrainé la recherche et le développement de nouvelles sources d’énergies, dont l’énergie photovoltaïque. En quelques années cette filière s’est considérablement développée. La production de cellules solaires est passée de 0.202 GW en 1999 à 27.293 GW en 2010. Ces cellules solaires ayant une durée de vie comprise entre 20 et 30 ans, elles arriveront bientôt en fin de vie. Avec l'arrivée sur le marché de nouvelles cellules de seconde génération, le recyclage devient une préoccupation d’autant plus importante qu’il s’inscrit dans le cadre du développement durable.
D’ici 2025, se sont environ 30 mille tonnes de déchets émanant de produits photovoltaïques qu’il faudra traiter sans compter tous les résidus de fabrication (panneaux rejetés lors du contrôle de qualité, panneaux endommagés).
La forte augmentation de la demande du photovoltaïque a entrainé une pénurie de silicium purifié entre 2006 et 2009. Cette pénurie a ralenti l’approvisionnement de panneaux solaires. Les industriels ont dû rechercher une alternative à l’élaboration de silicium purifié. Le recyclage est apparu comme une solution durable.
Sommaire
Les différentes méthodes de recyclage
Le premier traitement effectué sur les modules photovoltaïques à base de silicium est le traitement mécanique. Suivent le traitement thermique et le traitement chimique.
Le traitement mécanique
Il consiste à séparer mécaniquement les câbles, les boîtes de jonction et le cadre métallique. Le processus de recyclage peut être caractérisé par deux traitements :
Le traitement thermique
Le traitement thermique est la première étape du recyclage des modules photovoltaïques. Cette étape consiste à disposer un module dans un four. Ce four sera monté progressivement en température de 400°C à 600°C (Voir figure ci-dessus). Cette méthode permet de séparer les différents éléments du module photovoltaïque à base de silicium des autres composants solides (verre, métaux). Les composants synthétiques comme l’EVA (éthylène-acétate de vinyle), la colle du cadre et le substrat du module en plastique seront brulés[2].
Les feuilles d’EVA et de Tedlar montées à l’avant et à l’arrière du module brûleront sous l’influence de la température et libéreront les cellules solaires. (Voir figure ci-dessus)
Les contacts rubans en aluminium des différentes cellules solaires sont récupérés ainsi que le cadre en aluminium ou en acier inoxydable des cellules (pour les premières générations).
Au cours du traitement thermique, le verre se détache de la couche EVA. Il ne peut pas être réutilisé. Il est alors broyé pour être transformé en granulé et transporté à l’aide d’une vis sans fin dans un lieu de stockage.
La séparation des cellules se fait manuellement à la fin du traitement thermique[2].
Le traitement chimique
Les cellules récupérées manuellement vont subir un traitement chimique permettant de récupérer le silicium.
Le but étant de récupérer du silicium pur, pour cela les différentes couches, la grille de contact, le dioxyde de silicium (SiO2), la couche dopée n, la métallisation de la face avant et de la face arrière et la couche antireflet devront être éliminés en premier.
Le synoptique du processus chimique est représenté ci-dessous :
Un pré-traitement au KOH (Hydroxyde de Potassium) des cellules permet d’enlever la poussière et les autres substances. Ensuite ces cellules sont lavées pour enlever les effets du KOH, elles sont mises dans une solution de décapage permettant d’enlever la métallisation de la face avant et arrière, de la couche anti reflet et de la couche n.
Le problème de cette méthode est le décapage, il faut choisir la bonne composition optimale, sa concentration et la température[1].
Le traitement Physique
Le traitement physique intervient au milieu d’un des procédés de recyclage. Il se situe entre le procédé thermique et chimique (Voir figure ci-dessus). Ce traitement permet de séparer manuellement le cuivre et le verre après avoir effectué un traitement thermique[1].
Le recyclage des modules photovoltaïques en couche mince de type CdTe (Tellure de Cadmium) utilise dans un premier temps un procédé à sec et dans un second temps un procédé humide.
Procédé à sec
Le procédé à sec consiste à broyer les panneaux pour séparer les matériaux semi-conducteurs du verre. Après retraitement, les semi-conducteurs seront à nouveau utilisés dans de nouveaux panneaux, le verre dans d’autres produits[3].
En début de chaine, un système d’aspiration composé de pré-filtre et de filtre à particules aspireras les poussières. Ce système est efficace à 99,95%.
Les panneaux collectés ainsi que les rebuts issus de la production sont chargés dans une déchiqueteuse pour être cassés en gros morceaux (Voir figure ci-dessous). Ces morceaux vont être transportés vers un broyeur à marteau pour être écrasés davantage et obtenir des morceaux de verre de 4 à 5 mm[4].
Ce processus rompt l’assemblage laminé[4].
Procédé humide
Le procédé humide est la suite du procédé à sec permettant d’effectuer le cycle complet du recyclage des panneaux photovoltaïques en couche mince[4].
Dans une toupie contenant de l’acide et du peroxyde d’hydrogène, le semi-conducteur se dissout et se sépare du verre.
La toupie est vidée dans un séparateur qui transporte à l’aide d’une vis sans fin les éléments solides vers une bande transporteuse et les éléments liquides riches en métaux coulent eux par gravité.
Ce liquide riche en métaux est compressé pour créer un matériau contenant jusqu’à 95% de semi-conducteur.
Ce matériau est envoyé à un sous-traitant pour que le Tellure de Cadmium puisse être à nouveau réutilisé dans de nouveaux panneaux. Ce matériau en tant que dérivé du Cadmium est toxique mais en cas d'incendie et de fusion des panneaux, les molécules toxiques risquent peu de contaminer l'environnement, elles restent piégées entre les parois du verre fondu. Mais le Tellure de Cadmium néanmoins toxique doit être recyclé avec précaution[4].
De leur côté le verre et les résidus de feuille laminée sont acheminés vers un tamis vibrant pour les séparer.
Les résidus de feuille laminée sont éliminés conformément à la législation environnementale et jusqu'à 90% du verre est récupéré. Le rinçage du verre permet de le débarrasser des films résiduels semi-conducteurs. Après rinçage, il est conditionné pour être traité par la filière de recyclage du verre[4].
La réutilisation des matières recyclées
Les panneaux sont composés de 5 éléments principaux qui sont séparés pour être recyclés séparément. Dans un premier temps les panneaux sont démantelés afin de séparer les constituants. Ensuite, les cellules en silicium sont soumises à un procédé de purification qui va permettre leur réutilisation dans des nouveaux modules photovoltaïques.
Chaque module solaire est constitué principalement de 5 parties :
- le cadre aluminium
- le verre
- les éléments organiques tels que les plastiques
- les métaux (métallisation Al/Ag)
- les cellules
Seul les wafers du Silicium sont traités dans le recyclage des panneaux, les autres éléments sont séparés et envoyés à des sous-traitants spécialisés dans ces matériaux[5].
 Composition d'un panneau c-Si[6] |
 Composition d'un panneau couche mince[6] |
Le cadre d'aluminium
L’aluminium est recyclable à l’infini. Environ 75 % de la production totale d’aluminium depuis les années 1890 est encore en utilisation. Cela peut représenter un nombre incalculable de cycles de vie.
Le recyclage de l’aluminium évite l’émission de 80 millions de tonnes de CO2 (Dioxyde de Carbone) chaque année dans le monde, sans compter les gains réalisés par le recyclage des rebuts.
Le cadre aluminium est démantelé pour subir une purification et être ensuite vendu ou réutilisé tel quel. L’aluminium vendu sera exploité dans d’autres domaines d’utilisation à des niveaux de pureté différents. Avant d’être réutilisé il devra être broyé puis fondu par des raffineurs d’aluminium pour produire l’aluminium de seconde fusion. Cet aluminium servira à fabriquer des pièces de fonderie pour l’automobile (pistons, blocs moteur). Il pourra être aussi réutilisé comme cadre sur un autre module photovoltaïque.
Le poids d’aluminium récupéré dans un module photovoltaïque est de 1,39kg/m² soit 10,3% du poids total. Le taux de recyclage du cadre aluminium est de 100%[7].
Il existe plusieurs techniques de purification de l’aluminium :
- Purification par ségrégation
- Purification par électrolyse
Le verre
Après les différents traitements réalisés sur les panneaux photovoltaïques, le verre récupéré sous forme de granulés est recyclé. Il pourra être réutilisé dans l'industrie photovoltaïque, dans les domaines de la construction, de l'automobile ou retournera sur le marché du verre.
Pour cela, il est envoyé à des entreprises spécialisées dans le traitement du verre où plusieurs options sont possibles :
- La réutilisation pour la fabrication d'un nouveau panneau photovoltaïque :
Les granulés sont traités et fondus pour être à nouveau transformés en verre utilisable lors de la fabrication d'un nouveau module photovoltaïque.
- Le conditionnement pour la revente :
La morphologie et la composition du verre dans un module photovoltaïque est semblable à celui du verre plat utilisé dans les entreprises de BTP (Bâtiments de Travaux Publiques) et de l'industrie automobile. Les granulés peuvent être mélangés avec du verre plat, pour être réintroduit dans le secteur de la fibre de verre ou de l'isolation.
Le verre est un matériau recyclable à 100 %, sans perte de qualité ni de quantité. C'est pourquoi le taux de recyclage du verre dans un panneau photovoltaïque est si élevé, environ 94,3%[8].
Les plastiques
Ils peuvent être soit recyclés en granules de plastique soit valorisés afin de produire de l’énergie.
Les feuilles d’EVA et de Tedlar sont fondues lors de l’étape de séparation des différents constituants du panneau solaire. Il n’existe actuellement pas de technique pour séparer la couche d’EVA et celle de Tedlar du reste du module pour les recycler séparément. Le poids de l’EVA contenu dans un panneau photovoltaïque est de 1,37kg/m² soit 10,15%[7].
Elles sont donc brulées dans la masse lors de l’étape du traitement thermique.
Les métaux (métallisation Al/Ag)
Les rubans en aluminium ou en argent formant les connexions électriques sont récupérés après le traitement thermique. L’argent est envoyé dans une raffinerie pour être traité. Le poids des connecteurs contenus dans un panneau est de 0.21 kg soit 2.33%. Ils peuvent être réutilisés pour former de nouveaux contacts ou valorisés énergétiquement.
La cellule Silicium (1ère génération)
Le Silicium cristallin représente 95% du marché photovoltaïque. Il est élaboré à partir de silice, extraite du sable ou du quartz. C’est un matériau stable qui est présent en très grande quantité dans la nature.
Le silicium issu du recyclage des panneaux photovoltaïques peut être :
- Intégré dans les procédés de fabrication de cellules et réutilisé pour la fabrication de nouveaux modules.
- Fondu et intégré dans les procédés de fabrication des lingots de silicium.
De plus le silicium impur peut être valorisé en étant utilisé comme agrégat pour les fours de fonte métallurgique.
Une autre solution possible permet de réutiliser jusqu’à 4 fois le même wafer :
- Le procédé permet d’enlever les différentes couches présentes sur le wafer par voie chimique (texturisation, dopage et couche antireflet). Il s’applique sur la face avant et arrière ainsi que sur les arrêtes du wafer. Les matériaux comme le Cuivre, le Platine et l’or seront retirés par gravure chimique.
- Le Lapping Proccess (rodage du métal) permet de retirer les rayures, les saletés, les traces de découpe et les traces d’oxydation.
- Le polissage permet de retirer les résidus encore présents et les traces de rayure afin d’obtenir une bonne planéité de surface des deux côtés du wafer.
- Le contrôle qualité permet de vérifier l’épaisseur, les propriétés électriques (résistivité) et la planéité.
Après ce contrôle un nettoyage est effectué sur le wafer ainsi qu’un contrôle visuel dans une chambre noire suivi d’une vérification.
Dans ce cas le wafer est renvoyé tel quel pour réintégrer la chaine de fabrication ou être utilisé par des fabricants comme cellules d’essai chez les instrumentalistes.
La fabrication de nouvelles cellules solaires grâce au recyclage permet de faire une économie d’énergie de l’ordre de 30%.
| Tableau 1 - Comparaison énergétique de production d’un module photovoltaïque
Données en kWh | ||
| Énergie nécessaires | Module « neuf » | Module issus du recyclage |
| Élaboration du wafer | 306 | 0 |
| Processus de recyclage | 0 | 92 |
| Traitement des cellules | 49 | 49 |
| Assemblage des modules | 45 | 45 |
| Total | 400 | 186 |
Le recyclage des modules et l’amélioration des techniques permettent d’obtenir des cellules ayant des rendements égaux voir supérieurs aux rendements des cellules d’origine. Le rendement est passé de 8% à 14% il y a 25 ans à un rendement de 15% à 16%.
La cellule couche mince (2ème génération)
Les cellules extraites ne peuvent être réutilisées telles quelles et doivent passer par une étape métallurgique.
Les métaux rares tels que l’Indium, Sélénium, Galium, Tellure et Cadmium contenus dans les panneaux photovoltaïques sont récupérés pour être recyclés.
Les panneaux photovoltaïques à base de CdTe sont recyclés par l’entreprise qui les fabrique comme First Solar. Le traitement des modules photovoltaïques en couche mince de CdTe permet de séparer le verre du semi-conducteur. La couche semi-conductrice (Tellure et Cadmium) est récupérée à 95% pour fabriquer de nouveaux panneaux. Le substrat de verre est récupéré à 90% pour être envoyé aux filières spécialisées dans le traitement du verre. Au total, ces panneaux photovoltaïques sont recyclés à 90% de leur masse.
Dans le cas des cellules CIGS (Cuivre Indium Gallium Sélénium), les chutes de production sont traitées en priorité et les éléments sont revalorisés pour la fabrication de nouvelles cellules[4].
Les enjeux du recyclage
Aujourd'hui, les déchets de panneaux solaires ne sont pas inclus dans la filière de collecte et de traitement des DEEE (Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques) ni soumis à la directive européenne RoHS (Restriction of Hazardous Substances). Des entreprises ou sociétés ont alors choisi de s'associer pour assurer la collecte et le recyclage d'installations photovoltaïques en se basant sur le principe de REP (Responsabilité Élargie des Producteurs). D'autres ont préféré inclure une chaine de recyclage dans leur cycle de production.
Depuis février 2014, les panneaux photovoltaïques rentrent dans le cadre de la directive sur le recyclage des DEEE[9]. Chaque État membre est à présent tenu de réglementer le recyclage des déchets provenant des panneaux photovoltaïques.
- Historique
En juillet 2007, la société Allemande SolarWorld est l'instigatrice de la première association à but non lucratif visant à la collecte et au recyclage d'installations photovoltaïques appelée « PV Cycle ».
Été 2011, le centre européen de recyclage de l’énergie solaire (Ceres), association à but non lucratif aussi, voit le jour dans le but de créer un grand réseau de collecte et recyclage.
Automne 2011, SolarWorld se désolidarise et créer sa propre unité de recyclage « Solar Cycle ».
D'autres entreprises empruntent le même chemin en pourvoyant eux même à leur besoin de recyclage comme First Solar qui dès 2005 intègre sur chacun de ses sites de production une chaîne de recyclage.
Septembre 2013, Ceres cesse l’activité de collecte et de recyclage de panneaux photovoltaïques en Europe pour se concentrer sur son activité première : la recherche. PV Cycle reprend toutes les obligations de collecte et recyclage des membres actuels de Ceres[10].
Février 2014, plusieurs acteurs français du PV s'unissent pour créer PV CYCLE France SAS, qui assurera la collecte et le recyclage des panneaux photovoltaïques usagés en France dans le cadre de la transposition en cours de la directive DEEE[11].
Enjeux environnementaux
L'enjeu premier pour une énergie dite «propre» est de respecter l'environnement.
Le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque lors de la transformation de l'énergie solaire en énergie électrique n'émet aucune sorte de pollution. Il y a cependant un impact environnemental lors du processus de fabrication et du traitement en fin de vie.
En effet, le recyclage de la filière photovoltaïque vise prioritairement à protéger l'environnement des déchets toxiques contenus dans les installations comme le Tellure de Cadmium, le Bore, le Plomb ou le Silicium extrait du sous-sol qui peuvent s'avérer toxique. Si les panneaux n'étaient pas recyclés et laissés à l'état de déchets (site d'enfouissement), ils auraient un impact environnemental en risquant de se dégrader, libérant ainsi des composants toxiques.
De plus, le recyclage permet la réutilisation de certains matériaux pour la création de nouveaux panneaux photovoltaïques. Ainsi l'impact polluant dû à la production ou l'extraction de ces matériaux est réduit. L'énergie grise nécessaire à la fabrication de ces nouveaux panneaux photovoltaïques est ainsi limitée.
Le recyclage de l’aluminium permet des économies d’énergie atteignant 95 % (700 kWh par tonnes) par rapport à la production d’aluminium de première fusion. L'utilisation du verre recyclé ou calcin permet une économie d'énergie de 100 kg de fioul par tonne (la température de fusion du calcin étant inférieure à celle du sable), l'économie de matière première est alors de l'ordre de 700 kg de sable par tonne de verre fabriquée.
PV Cycle a appliqué l’évaluation du cycle de vie d'un panneau photovoltaïque chez l’un des partenaires pour estimer l’empreinte écologique dû au processus de recyclage. Le transport des modules vers l'unité de recyclage ainsi que l'énergie électrique utilisée pour traiter les modules a un impact sur l'environnement.
Or les résultats affirment que le recyclage peut contribuer à réduire l’empreinte écologique du cycle de vie de ces panneaux tout en réduisant l’énergie grise. Pour cela, les matières recyclées sont alors réutilisées lors de la fabrication.
Un panneau photovoltaïque en silicium pèse environ 22,4 kg. Le recyclage de ce panneau permet de réduire l’empreinte écologique de son cycle de vie jusqu'à 16 kg d’équivalent en CO2 d’énergie primaire provenant de ressources non renouvelables.
Le recyclage d’une tonne de panneaux photovoltaïques en silicium permet d’économiser environ 800 kg d’équivalent en CO2. Si le panneau n’a pas été entièrement fabriqué a partir de matières recyclées, 1 200 kg d’équivalent en CO2 peuvent être économisés.
Enjeux économiques
Le recyclage des modules photovoltaïques est payant et son activité n'est pas auto-suffisante. C’est pour cela qu’il existe différents types de financement.
Le financement
Les types de financements diffèrent légèrement si on se place au sein d'une des associations d'adhérents ou d'une entreprise seule gérante de son unité de recyclage.
- Producteur payeur via un système de cotisation
Par exemple, PV Cycle demande à chacun de ses adhérents une cotisation annuelle en fonction du nombre de modules photovoltaïques produits. Cette cotisation financera les services de collecte et de recyclage.
Fin juin 2012, plus de 220 entreprises productrices et importatrices de panneaux photovoltaïques sont devenus membres et 30 entreprises membres associées à PV Cycle.
- Recycleur payeur
Le Ceres par exemple, revend les matières premières issues du recyclage dans le but de financer son activité. Les adhérents payent seulement des frais d'adhésion fixes.
- Producteur payeur via un système de provisions
C'est le cas des entreprises qui ont déjà intégré ou créée leur propre unité de recyclage. Le coût de recyclage a été pensé et incorporé dans le prix d’achat. Certaines entreprises comme First Solar ont même crée un fond spécial pour financer le recyclage des panneaux en cas de faillite de l'entreprise[13].
Les coûts
- Coûts de collecte
«La collecte» est la première phase du processus de recyclage de panneaux en fin de vie. La personne chargée de démanteler l'installation de panneaux photovoltaïques doit ensuite les apporter dans l'un des 173 points de collecte existant aujourd'hui en Europe.
Les panneaux sont placés dans des conteneurs qui, une fois pleins, seront acheminés vers des usines de recyclage. Les conteneurs sont offerts aux points de collecte des détaillants, des fournisseurs et des installateurs de panneaux photovoltaïques.
- Petites quantités < 30-40 modules
- Grosse quantités > 30-40 modules
L’acheminement des panneaux vers les points de collecte engendre un coût supplémentaire.
Le coût de collecte prend en charge :
- les frais de démontage
- le stockage des modules au niveau des points de collecte
- le transport vers l'unité de recyclage
- Coût de recyclage
La phase de « recyclage » commence dès l'arrivée des conteneurs renfermant les modules. Ils sont alors stockés avant d’être traités. Les matériaux recyclés sont à leur tour stockés.
Le coût de recyclage comprend :
- le stockage des modules à recycler
- les traitements
- le stockage des matériaux traités
Ces coûts font apparaitre différents paramètres à prendre en compte lors de leurs calculs comme par exemple le type de modules, la quantité des modules, la technologie utilisée lors du recyclage, la valeur des matériaux après recyclage et le coût de travail et de recherche.
Le coût relatif du recyclage est fixé à 24 centimes d’euro par kilo de modules sur le marché. Ce chiffre a été définit en fonction d’études réalisées au préalable. Ces coûts structuraux pourront être affinés au fil des années avec l’expérience au niveau de la collecte et du recyclage[1].
Les centres de collecte et de recyclage
En Europe, les points de collecte via PV Cycle ne cessent d'augmenter. Début 2012, l'organisme en mentionnait plus de 205 dans l'Union Européenne.
PV Cycle gèrent la plus grande partie des unités de recyclage présentes en Europe. Cependant des entreprises telles que First Solar, et Solar World ont leur propre usine de recyclage installées sur leur site de production.
L'Allemagne est le pays qui recycle le plus grand nombre de modules photovoltaïques arrivant en fin de vie. Cela vient du fait que ce pays a été le premier producteur mondial d'électricité d’origine photovoltaïque.
Au cours du premier trimestre 2012, PV Cycle estime avoir collecté 1000 Tonnes de panneaux photovoltaïques contre 1400 Tonnes sur l'année 2011. La quantité de panneaux à recycler augmente car la capacité photovoltaïque installée est en plein essor. Les acteurs de la filière prévoient de traiter près de 18000 Tonnes de déchets d'ici 2020 soit 2000 Tonnes par an[14].
La rentabilité du recyclage, une activité lucrative en devenir
Pour savoir si le recyclage des panneaux photovoltaïques est rentable financièrement, plusieurs paramètres sont à prendre en compte :
- la quantité et le type des modules à recycler
- la valeur des matériaux récupérés après traitement sur le marché
- les technologies de traitement utilisées et leur coût (certaines sont plus onéreuses que d'autres).
Des études ont été menées par la Queens University au Canada, pour déterminer la rentabilité du recyclage.
Il faut déterminer la quantité de matériaux (semi-conducteurs, verre, métaux) que l’on peut récupérer après recyclage, en tenant compte du pourcentage de récupération relatif à chaque traitement.
En comparant par la suite avec la valeur de revente des matériaux récupérés, et en soustrayant le coût des techniques de recyclage utilisées et celui de l'élimination des déchets (calcul de la masse de déchets des modules qui ne seront pas traités et incinérés/enfouis) on peut voir quel profit positif ou négatif on en tire.
Certaines entreprises se sont aperçues que le recyclage était rentable comme Solar World qui s’est délocalisé de PV Cycle en automne 2011. Elle a donc formé sa propre unité de recyclage. Il est évident que la quantité de production et donc de déchets de panneaux photovoltaïques ne cessent d'augmenter, et certains envisagent de faire du recyclage plus qu'une responsabilité mais un centre de profit.
L’association Ceres annonce que la revente des matières premières financerait leur activité.
C'est sous cet angle que le recyclage apparaît alors comme une préoccupation légitime et un potentiel centre de profit.
Le recyclage des panneaux photovoltaïques est légitime tant pour la protection de l'environnement, que pour l'utilité qu'il apporte à la chaine de production des entreprises.
Il permet de réduire le volume de déchets, de protéger l'environnement des composants toxiques qu'il comporte et de limiter l'énergie grise requise lors de la production de modules photovoltaïques. Les coûts et impacts environnementaux s'en trouvent donc améliorés[1].
Conclusion
Il est désormais possible de recycler et de collecter dès aujourd’hui les panneaux solaires. Il est néanmoins important que toutes les sociétés du secteur créent un programme de recyclage.
L’industrie photovoltaïque ne doit pas que proposer une énergie propre, elle doit également adopter le concept de responsabilité étendue du fabricant. En prenant conscience et en mettant en place des filières de collecte et de recyclage, il est possible de maximiser la récupération des matériaux valorisables et de prévenir les problèmes de gestion des déchets pour les générations futures.
Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques sont encore en développement. Il est difficile de savoir quelle technologie s’imposera. Il faudra attendre encore quelques années pour avoir une meilleure visibilité. Les cellules de 1ere génération arrivent progressivement en fin de vie. Le coût du recyclage commence à devenir intéressant, en comparaison avec les cellules de seconde génération (CIGS, CdTe) qui commencent à peine à arriver en fin de vie, et dont les techniques de recyclage coûtent encore très cher. Ces cellules sont encore au point de recherche (peu de panneaux à recycler actuellement).
L’énergie solaire ne sera véritablement durable que lorsque le cycle de vie des modules photovoltaïques aura été bouclé.
Notes et références
- ↑ 1,0, 1,1, 1,2, 1,3 et 1,4 ADEME - Étude du potentiel de recyclage de certains métaux rares : [1]
- ↑ 2,0 et 2,1 CDER - Analyse technique et économique de recyclage des modules photovoltaïques : [2]
- ↑ Hallou Solaire - Dossier de presse : [3]
- ↑ 4,0, 4,1, 4,2, 4,3, 4,4 et 4,5 First Solar - Overview of First Solar's Module Collection and Recycling Program : [4]
- ↑ ENEA Consulting - Recyclage des panneaux photovoltaïques en fin de vie - État des lieux international : [5]
- ↑ 6,0 et 6,1 Pro Recyclage - Note sur le recyclage des modules photovoltaïques : [6]
- ↑ 7,0 et 7,1 Renewable Energy World - Light Cycle: Recycling PV Materials : [7]
- ↑ Sunicon GmbH - SolarWorld - The Photovoltaic Industry Extended Producer - Responsibility for new energy systems : [8]
- ↑ Solar Waste - European WEEE Directive : [9]
- ↑ CERES - CERES to discontinue its operational take-back and recycling division : [10]
- ↑ PV Cycle - Système collectif dédié de collecte et de recyclage pour le marché français des panneaux photovoltaïques usagés : [11]
- ↑ PV Cycle - LCA screening of recycling si-PV modules : [12]
- ↑ Enerzine - Recyclage des panneaux solaires : un projet de loi en 2012 : [13]
- ↑ 14,0 et 14,1 PV Cycle - Annual report 2011 : [14]
