LES DÉFIS DU RECYCLAGE DES PANNEAUX SOLAIRES

Les déchets de panneaux solaires devraient augmenter de plus de 4 000 % au cours de la prochaine décennie.L’industrie du recyclage des panneaux solaires est-elle prête à gérer ces volumes ?Avec une demande de nouveaux panneaux qui augmente de façon exponentielle et des matières premières rares, la course est lancée.

Panneau solairele recyclage devient un véritable défi.Essentielle à la stratégie zéro émission nette du Royaume-Uni, l'énergie solaire est une option durable pour les entreprises et les ménages, et elle connaît une croissance rapide.

En 2021, le Royaume-Uni a ajouté 730 MW de nouvelle capacité solaire, portant le volume global à 14,6 GW, soit une augmentation de 5,3 % par rapport à 2020, et – au deuxième trimestre 2022 – l'énergie solaire a contribué à 6,4 % de la production totale d'électricité du Royaume-Uni.Dans le cadre de la stratégie de sécurité énergétique d'avril, le ministère du Commerce, de l'Énergie et de la Stratégie industrielle (BEIS) a confirmé que, d'ici 2035, le déploiement solaire du Royaume-Uni devrait quintupler, portant le volume global à 70 GW : environ 15 % de la production prévue du Royaume-Uni. (et croissants) des besoins en électricité, selon McKinsey.

Une question émergente est celle de savoir quoi faire des panneaux solaires une fois qu’ils atteignent la fin de leur durée de vie de 30 ans.À mesure que la croissance du marché continue de croître, la pile croissante de déchets solaires augmentera également.Selon l’Agence internationale des énergies renouvelables (IRENA), le Royaume-Uni devrait produire 30 000 tonnes de déchets solaires au cours de la prochaine décennie.De plus, une augmentation du nombre de panneaux défunts devrait arriver sur le marché dans les années 2030, lorsquepanneaux solairesà partir du millénaire commencent à faiblir.L'IRENA prévoit que les déchets mondiaux provenant des panneaux solaires se situeront entre 1,7 et huit millions de tonnes en 2030.

En outre, un goulot d'étranglement potentiel dans l'approvisionnement en matières premières se profile, la demande de panneaux devant dépasser la disponibilité de composants vierges.

La pression monte pour que l'industrie du recyclage des panneaux solaires augmente sa capacité afin de gérer l'augmentation des panneaux obsolètes et de soutenir la fabrication de nouveaux panneaux solaires.En juillet, Sam Vanderhoof, un expert de l'industrie solaire, a suggéré qu'à l'échelle mondiale, seul un panneau photovoltaïque (PV) sur dix est recyclé, le reste finissant dans les décharges, se référant à nouveau aux données de l'IRENA.

Réglementation et conformité

Au Royaume-Uni,les panneaux solaires sont officiellement classés commeÉlectrique et électroniqueÉquipement(EEE), dans une catégorie 14 dédiée. À ce titre, les panneaux photovoltaïques sont couverts par la réglementation sur les déchets EEE (DEEE) ;leur fin de vie est surveillée et le développement d’infrastructures de recyclage de panneaux solaires solides est déjà en cours.

Les producteurs de panneaux solaires sont tenus d'adhérer à un Producer Compliance Scheme (PCS), en déclarant les tonnages introduits sur le marché et en obtenant des notes de conformité pour couvrir le recyclage futur de ces unités.Ils doivent également marquer les produits pour informer les utilisateurs et les installations de traitement de la composition des matériaux et de leur élimination correcte.

Parallèlement, les distributeurs doivent collecter les produits en fin de vie.Ils doivent disposer d'une procédure de reprise des déchets photovoltaïques ou contribuer à un programme de reprise approuvé par le gouvernement.

Cependant, selon Scott Butler, directeur général de Material Focus, une ONG financée par les frais de conformité DEEE, certaines considérations distinctes affecteront la récupération des panneaux solaires : « Avec le photovoltaïque, vous vous attendez à ce qu'il y ait une relation installateur/désinstallateur pour les panneaux solaires. ménages.Bien qu’il s’agisse d’un produit national, ce n’est pas quelque chose que beaucoup de gens seront capables de gérer eux-mêmes.

« J'imagine que la désinstallation doit impliquer un professionnel agréé en électricité… et il pourrait être la clé de la gestion de ces [déchets].Même si cela peut être difficile parce qu'ils ne sont pas équipés pour gérer les déchets, il n'est pas si difficile de devenir transporteur de déchets.

Butler note que les panneaux solaires qui approchent désormais de leur fin de vie pourraient s'avérer difficiles à recycler en raison des variations dans la fabrication : « En termes de recyclage, je pense que le défi avec les photovoltaïques va être de comprendre la chimie car, particulièrement au début, il existe de nombreux mélanges chimiques différents.Les choses qui vont commencer à sortir maintenant sont assez anciennes, 20 ans, c'est un cycle assez long.Il y a donc peut-être un manque d’informations qu’il faudrait combler quant à savoir qui a mis quoi sur le marché et de quoi il s’agit.

Processus de recyclage

Les processus de recyclage des panneaux varient en fonction de la composition des panneaux solaires, la plus courante étant à base de silicium.Connus pour leur prix abordable et leur flexibilité, les panneaux solaires en silicium représentaient 73,3 % du marché en 2020 ;les films minces représentaient 10,4 pour cent et les panneaux fabriqués à partir d’autres matériaux (hybrides photovoltaïques concentrés et organiques sensibilisés aux colorants) représentaient les 16,3 pour cent restants (Chowdhury et al, 2020).

Une fois collectés, toutpanneau photovoltaïqueest difficile à démonter.Le cadre en aluminium et la boîte de jonction peuvent être retirés simplement ;la partie la plus difficile est la feuille de verre plat feuilleté, qui contient de faibles quantités de métaux ferreux et non ferreux, de plastiques et de matériaux semi-conducteurs.Concernant les solutions de traitement, l’enjeu n’est pas d’ordre technique puisque la pyrolyse, la séparation cryogénique (congélation) et le broyage mécanique existent comme techniques de séparation des différentes matières.Le plus grand défi est que les panneaux photovoltaïques ne génèrent pas de déchets similaires aux déchets d’emballages ou aux consommables à courte durée de vie.La principale question est donc d’ordre économique : qui va investir dans une chaîne de traitement sans savoir quand les déchets arriveront ?

Les panneaux à couches minces impliquent un processus de traitement qui nécessite quelques étapes supplémentaires pour récupérer le composé métallique « tellurure de cadmium » de manière écologique.Bien qu'ils soient un choix moins populaire, les panneaux à couches minces utilisent un matériau plus efficace, abritant un semi-conducteur plus fin, ce qui permet d'économiser sur les coûts et le carbone lors de la fabrication.Ces panneaux fonctionnent mieux dans des conditions de faible luminosité et à des angles « extrêmes », utiles pour les surfaces verticales et les façades.

Pour récupérer les matériaux, des panneaux photovoltaïques à couches minces sont déchiquetés pour éliminer le laminage, avant que les éclats solides et liquides ne soient séparés par une vis rotative.Le film est ensuite retiré à l'aide d'acide et de peroxyde, suivi de l'élimination des matériaux intercalaires par vibration, tandis que le verre et le métal restants sont séparés et récupérés.

Recyclage de panneaux solaires à grande échelle

Malgré la croissance constante des initiatives de recyclage actuelles, seuls 80 à 95 % des matériaux des panneaux solaires qui parviennent au recyclage sont récupérés.Pour faire avancer ce projet, la société de gestion des déchets Veolia mène un projet visant à amener le recyclage complet des panneaux solaires à l'échelle industrielle, dans le cadre d'un projet en cours financé par EIT RawMaterials.ReProSolar développe un procédé très efficace de recyclage des panneaux en fin de vie, permettant de récupérer tous les composants des modules photovoltaïques à base de silicium.

Grâce à la technologie de délaminage pour séparer la cellule solaire de la plaque de verre, des processus physiques et chimiques récupèrent tous les matériaux, y compris l'argent pur et le silicium, sans détruire les modules photovoltaïques.

En partenariat avec FLAXRES GmbH et ROSI Solar, deuxentreprises technologiquesqui développent de nouvelles méthodes pour récupérer les matières premières des panneaux photovoltaïques, le projet testera la faisabilité à l'échelle industrielle d'ici la fin de l'année, avec 5 000 tonnes de modules photovoltaïques mis hors service qui seront traitées chaque année dans une usine de démonstration en Allemagne en 2024.

La commercialisation d'un processus de recyclage complet est essentielle pour relever le défi actuel du marché, en apportant une offre importante de composants de panneaux photovoltaïques récupérés pour répondre à la demande croissante de panneaux et en gérant les volumes croissants de déchets de panneaux solaires.

Des gains économiques considérables pourraient être réalisés en récupérant les composants de panneaux photovoltaïques de grande valeur à mesure que la demande augmente.L'argent, par exemple, bien que représentant 0,05 pour cent du poids du panneau, représente 14 pour cent de sa valeur marchande.D'autres métaux précieux et récupérables comprennent l'aluminium, le cuivre et le tellure.Selon Rystad Energy, si les matériaux récupérés des panneaux photovoltaïques en fin de vie valent actuellement 170 millions de dollars, ils devraient valoir plus de 2,7 milliards de dollars en 2030.

Refonte des panneaux solaires

Outre les innovations dans le monde du recyclage des panneaux solaires, la conception des panneaux est également repensée dans une optique de réutilisation.L'Organisation néerlandaise pour la recherche scientifique appliquée (TNO) a dévoilé en décembre 2021 ses nouveaux panneaux solaires « Design for Recycling » (D4R), fabriqués dans le respect de considérations de fin de vie.Les panneaux, d'une durée de vie testée de 30 ans, sont conçus pour un démontage facile sans endommager les composants.

Les panneaux, encapsulés dans une feuille adhésive, contiennent un mécanisme de déclenchement intégré pour la séparation des cellules et des cadres.Le processus consomme peu d’énergie et ne comporte aucun élément toxique.

La recherche s'articule autour de deux projets, le premier étant le projet DEREC, qui a conceptualisé et testé les panneaux D4R à petite échelle pour garantir leur démontage propre après une durée de vie simulée.Le projet PARSEC étendra ensuite la technologie aux panneaux D4R pleine grandeur à usage commercial et résidentiel.

Alors qu'il s'agit de panneauxfabriquéil y a près de 30 ans, qui posent le défi actuel aux recycleurs, les panneaux D4R peuvent simplifier le recyclage des panneaux pour faire avancer l'industrie.Et, en plus des nouveaux panneaux, le consortium étudie des techniques de recyclage pour les modèles de panneaux solaires actuels, afin d'obtenir du silicium pur en vue de sa réutilisation.

En conclusion

Cumulativement, ces innovations semblent prometteuses en ce qu'elles se concentrent sur la commercialisation, même si l'inquiétude demeure quant à savoir si l'échelle requise sera atteinte, avec à la fois des volumes de panneaux obsolètes et une demande croissante pour de nouveaux.Cependant, si les efforts de commercialisation se déroulent bien et si les projets de fabrication de panneaux à partir de matériaux entièrement récupérés peuvent être réalisés, l’industrie des panneaux solaires s’oriente vers une économie circulaire solide.