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May 15, 2023

Réparer, réutiliser et recycler : gérer les panneaux solaires en fin de vie

5 juin 2023

5 juin 2023

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par Cecilia Duong, Université de Nouvelle-Galles du Sud

Les experts solaires de l'UNSW Sydney disent que nous avons besoin d'une technologie sur mesure conçue pour recycler des éléments importants à l'intérieur des panneaux solaires.

En Australie, l'énergie solaire est l'une des principales sources d'énergie renouvelable du pays avec des panneaux solaires photovoltaïques installés sur les toits de plus de 3,3 millions de foyers.

Malheureusement, environ 90 % de ces systèmes pourraient finalement se retrouver à la décharge une fois qu'ils devront être remplacés.

Un rapport de 2016 de l'Agence internationale de l'énergie estime que l'Australie générera 145 000 tonnes de déchets à partir de panneaux photovoltaïques d'ici 2030.

L'expert solaire de l'UNSW, le Dr Richard Corkish de l'Australian Center for Advanced Photovoltaics, basé à la School of Photovoltaics and Renewable Energy Engineering de l'UNSW à Sydney, déclare que les principes de durabilité de "Réduire, Réutiliser et Recycler" devraient être appliqués à la gestion de la fin de vie de tous les modules PV.

"Nous avons constaté une énorme augmentation du déploiement du PV à petite et à grande échelle au cours de la dernière décennie alors que le monde se tourne vers les sources d'énergie renouvelables", a-t-il déclaré.

"La norme de l'industrie pour la durée de vie de la plupart des panneaux solaires est de 25 à 30 ans, ce qui signifie que les systèmes solaires installés il y a plus de 15 ans approcheront bientôt de leur fin de vie.

"De plus, au cours de la dernière décennie, nous constatons une tendance croissante au remplacement des modules photovoltaïques même s'ils sont en parfait état de fonctionnement. Beaucoup de gens ont installé de petits systèmes coûteux il y a quelques années, mais plutôt que de les rajouter, ils ont été convaincus de les remplacer complètement.

"Du point de vue de la fabrication, la communauté des chercheurs en photovoltaïque tente d'allonger la durée de vie des modules en les rendant plus résistants à l'environnement, notamment à l'humidité et à l'oxygène.

"L'objectif est de prolonger la durée de vie, afin qu'ils durent jusqu'à 50 ans, ce qui signifie que nous n'aurons pas besoin d'en fabriquer autant à l'avenir. Si nous devons soudainement augmenter la production, nous découvrirons que certains matériaux, notamment l'argent et l'aluminium, risquent d'être en rupture de stock."

Jusqu'à 95 % des matériaux utilisés pour fabriquer un panneau solaire peuvent être recyclés, les parties les plus précieuses étant le silicium, les cadres en aluminium et l'argent, qui est principalement utilisé dans les contacts avant du module.

Pour les panneaux recyclés, le processus le plus courant en Australie consiste à faire passer les panneaux dans une déchiqueteuse standardisée où ils sont brisés en plus petits morceaux. Ces pièces sont ensuite recyclées en d'autres produits tels qu'un additif dans la production de béton de briques de construction ou même de revêtement routier.

Le Dr Rong Deng, chercheur à l'École de génie photovoltaïque et des énergies renouvelables de l'UNSW, explique que le plus gros problème du processus actuel est l'incapacité d'extraire les métaux rares des panneaux tout en réduisant les coûts.

« Pour être réutilisés, les composants des panneaux solaires doivent être soigneusement séparés pour éviter toute contamination avec d'autres matériaux. Les fabricants ne réutiliseront que des matériaux qui ont une pureté élevée, ce qui est difficile à atteindre », explique le Dr Deng, qui a été nommé dans la liste Forbes 2022 30 under 30 Healthcare and Science.

"Le processus actuel est une solution temporaire. C'est formidable si tous les panneaux sont recyclés parce que nous voulons éviter qu'ils ne finissent à la décharge. Mais si nous réfléchissons à l'avenir, les matériaux que nous utilisons actuellement ne seront pas toujours facilement disponibles plus tard.

"L'argent intégré à l'intérieur des cellules est très recherché en raison de sa valeur à l'état pur. Cependant, le défi auquel nous sommes confrontés est de savoir comment le faire à moindre coût et sans ajouter à notre empreinte carbone.

"Mais si nous continuons à utiliser une technologie non spécialisée pour recycler les modules photovoltaïques, nous continuerons à nous retrouver avec des pièces contaminées par d'autres matériaux, ce qui n'est pas une solution durable."

La gestion et l'élimination des modules photovoltaïques varient entre chaque État et territoire. En Australie, seule Victoria a officiellement interdit aux panneaux solaires de se retrouver dans les décharges, ce qui signifie qu'ils doivent être acheminés vers des points de dépôt de déchets électroniques pour être recyclés. Dans le cadre d'un nouveau programme d'expansion du recyclage proposé, les habitants du Queensland se verront bientôt interdire de jeter des panneaux solaires dans les décharges au cours de la prochaine décennie.

Cependant, les consommateurs et les entreprises peuvent s'attendre à payer entre 10 $ et 20 $ par panneau pour le recyclage, plus les frais de transport ou d'enlèvement. Dans les États qui n'ont pas de politique de recyclage des panneaux solaires, ce coût supplémentaire pourrait être un obstacle massif au recyclage et davantage une raison de les éliminer dans une décharge, explique le Dr Deng.

« Si vous avez un système de 10 panneaux sur votre toit, vous allez débourser au moins 200 $ pour vous en débarrasser », dit-elle.

"Le gouvernement australien a signalé l'ajout potentiel de modules photovoltaïques au programme de gestion responsable des produits. Des programmes similaires sont déjà en place pour d'autres produits tels que les pneus de voiture et les bouteilles en plastique."

Un Product Steward Scheme est une approche qui consiste à assumer la responsabilité du cycle de vie complet d'un produit. Il promeut et soutient les principes de l'économie circulaire et les programmes peuvent être volontaires, rendus obligatoires par le gouvernement ou réalisés en partenariat avec l'industrie.

Selon le Dr Corkish, si tous ceux qui importent, conçoivent, produisent, vendent et utilisent des modules PV partagent la responsabilité de réduire l'impact environnemental, cela inciterait davantage les fabricants à investir dans une meilleure technologie de recyclage PV.

"Il faut un système en place où les coûts sont récupérés auprès de l'industrie afin que le coût imposé sur les nouveaux modules puisse payer le recyclage des anciens", déclare le Dr Corkish, directeur de l'exploitation du Centre australien pour le photovoltaïque avancé.

"Cependant, la mise en garde réside dans la longue durée de vie des modules photovoltaïques. Parce qu'ils durent jusqu'à 30 ans, les entreprises qui sont actuellement actives sur le marché ne sont pas nécessairement celles qui fabriquent les anciens panneaux sur les toits aujourd'hui.

"Mais l'essentiel est que les systèmes photovoltaïques en fin de vie seront un futur problème environnemental à moins que nous ne le résolvions maintenant."

Pour les nouveaux modèles de systèmes photovoltaïques, les propriétaires peuvent suivre et comparer la production d'énergie via un système en ligne ou une application mobile. Cependant, le Dr Corkish dit que certaines maisons modernisent prématurément leurs systèmes solaires bien avant qu'elles n'en aient besoin.

"Bien qu'il existe un énorme potentiel de réutilisation des modules photovoltaïques, le manque de tests abordables pour s'assurer que les panneaux respectent toujours les normes de sécurité électrique signifie que beaucoup se retrouvent à la décharge", dit-il.

"Parfois, les feuilles de fond sont la première chose à faire, mais elles peuvent parfois être réparées ou remplacées. Si les diodes tombent en panne, elles peuvent également être remplacées.

"Parfois, les panneaux n'ont pas encore atteint leur durée de vie complète et nous ne voulons pas que cela se perde."

L'Australie n'est pas étrangère au système solaire photovoltaïque. Le professeur Martin Green de l'UNSW Engineering est un expert de renommée mondiale, à la tête du développement de la technologie PERC qui domine le marché et qui a amélioré la qualité de la surface supérieure et arrière des cellules solaires au silicium standard.

Le Dr Deng reconnaît que le recyclage des modules PV en Australie en est encore à ses balbutiements avec seulement une poignée d'installations de recyclage disponibles dans le pays. Elle dit qu'il y a beaucoup à apprendre des pays d'Europe qui sont loin devant en termes de résolution du problème.

Les premiers utilisateurs de systèmes photovoltaïques à petite échelle sur les toits, tels que l'Allemagne et les Pays-Bas, ont agi avec beaucoup plus d'urgence en termes de recherche de technologies viables pour recycler les panneaux photovoltaïques plus anciens, qui approchent de leur phase de fin de vie.

"Les pays d'Europe ont construit des prototypes pour les technologies de séparation et disposent de plusieurs lignes pilotes pour tester la faisabilité. Mais surtout, ils ont la motivation pour le faire", dit-elle.

"En Australie, nous attendons toujours la bombe à déchets qui est prévue lorsque tous ces modules photovoltaïques arriveront en fin de vie, donc les entreprises locales sont moins incitées à investir dans la technologie.

"À un moment donné, il n'y aura plus assez de décharges pour éliminer les modules photovoltaïques, ni assez de ressources pour les construire. Il est donc impératif que nous trouvions une solution durable pour les recycler maintenant."