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Les plus anciens panneaux solaires commencent à mourir, il va falloir les recycler

Panneaux solaires en Californie à la base aérienne Nellis

Si l’énergie solaire, en général, et les panneaux photovoltaïques, en particulier, sont amenés à jouer un rôle majeur dans la transition énergétique, leur recyclage en fin de vie est une question compliquée. Elle l’est techniquement et économiquement. D’ici 2050, il pourrait y avoir jusqu’à 78 millions de tonnes de panneaux solaires en fin de vie qui sont des déchets électroniques contenant des matières premières coûteuses à extraire et parfois toxiques. Il est impératif de les recycler. L’Europe et plus particulièrement la France peuvent être données en exemple. Le reste du monde se hâte lentement…

Il ne fait pas de doute que l’énergie solaire jouera un rôle de plus en plus important dans la transition énergétique. Directement, en fournissant de l’électricité via des panneaux photovoltaïques installés sur le toit des habitations et dans des fermes solaires et indirectement en permettant par électrolyse la fabrication d’hydrogène vert. Les investissements très ambitieux de l’Allemagne dans l’hydrogène passent par la production d’hydrogène avec de l’électricité solaire bon marché. L’Allemagne compte même importer de l’hydrogène produit dans des régions du monde ou l’ensoleillement est optimal. Elle a passé un accord avec le Nigéria et envisage de le faire avec l’Arabie Saoudite et l’Australie.

L’Australie s’est elle-même déjà lancée dans des investissements importants pour exporter directement de l’électricité solaire vers Singapour et l’Indonésie et pour produire de l’hydrogène vert à partir de fermes solaires géantes. L’hydrogène, même si sa production par électrolyse est peu efficace sur le plan énergétique, permet de stocker une production par définition intermittente et aléatoire. Elle dépend de l’ensoleillement et s’arrête la nuit. La donnée de l’efficacité énergétique devient alors avant tout théorique. Ce qui compte est le prix de revient économique. Or, le photovoltaïque est devenu aujourd’hui extraordinairement compétitif.

Une durée de vie de l’ordre de 25 ans

La baisse continue du prix de l’énergie solaire est supérieure à 80% depuis 2010. Le prix du watt photovoltaïque, qui était de l’ordre de 2 dollars il y a dix ans, variait en 2018 entre 0,093 et 0,28 dollar suivant les technologies utilisées. La question du rendement, compris entre 15 et 18%, est devenue du coup secondaire. Peu importe l’efficacité du solaire photovoltaïque lorsque son coût devient aussi bas et les délais de retour sur investissement de plus en plus courts.

Et les prix des panneaux solaires pourraient encore baisser de 50% au cours des dix prochaines années et être, dans le même temps, capables de générer 50% de plus d’électricité à taille égale, notamment avec la technologie dite des cellules photovoltaïques en tandem. En outre, des améliorations en matière de production des panneaux devraient permettre de réduire la quantité de matières premières comme l’argent et le silicium qui entrent dans leur fabrication. D’autres innovations comme les panneaux bifaces, captant l’énergie solaire des deux côtés, devraient aussi s’imposer.

Mais comme toute source d’énergie, quelle qu’elle soit, elle présente aussi des inconvénients, notamment environnementaux même si elle ne soulève pas une opposition comparable à celle des éoliennes. D’abord, il s’agit d’une énergie peu intensive. Elle a besoin de grandes surfaces pour fournir un peu de puissance. Il faut donc pour que l’équation économique reste favorable que la location des terrains ou des toits sur lesquels sont installés les panneaux ne soit pas coûteuse. Et puis et surtout, il y a la question des matières premières nécessaires à la fabrication des panneaux et de leur recyclage…

Les panneaux photovoltaïques s’usent et ont une durée de vie de l’ordre de 25 ans selon leurs fabricants. Une vision qui d’après de nombreux experts indépendants est plutôt optimiste car la fiabilité des panneaux n’est pas toujours bonne et ils sont vulnérables aux intempéries. Les panneaux ont commencé à être installés en nombre depuis la fin des années 1990 en Allemagne notamment et dans une moindre mesure dans le reste de l’Europe et en Chine. Ce sont des produits électroniques complexes qui deviennent à la fin de leur vie des déchets électroniques encombrants et lourds. A l’échelle mondiale, leur recyclage est une activité encore trop peu organisée et trop peu rentable. Il faut impérativement que les Etats la rende obligatoire.

Au moins 6 millions de tonnes par an de déchets solaires

D’ici 2050, selon l’IRENA (l’Agence internationale de l’énergie renouvelable), jusqu’à 78 millions de tonnes de panneaux solaires auront atteint la fin de leur vie. Et le monde générera ensuite au moins 6 millions de tonnes par an de «déchets» solaires. Si ces chiffres en tant que tels sont relativement faibles par rapport à la quantité de déchets électroniques que produit l’humanité chaque année (44,7 millions de tonnes), le problème est que les méthodes classiques de recyclages des composants ne sont pas adaptées aux panneaux solaires. Il faut notamment développer des processus spécifiques pour récupérer les matériaux les plus coûteux et les plus polluants, notamment l’argent et le silicium.

«Si nous ne rendons pas obligatoire le recyclage, beaucoup de panneaux finiront dans des décharges», prévient Meng Tao, un chercheur de l’Université de l’Arizona, spécialiste de l’énergie solaire. Il a publié très récemment une étude sur le recyclage du silicium des panneaux.

Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques qui convertissent la lumière en électricité. Sommairement, ce sont des sandwichs électroniques réalisés avec de fines couches de cellules de silicium cristallin qui sont isolées et protégées des éléments des deux côtés par des feuilles de polymères et de verres. Ces couches sont maintenues en place par un cadre en aluminium. A l’arrière du panneau, un boitier électrique contenant des fils de cuivre permet de transférer l’électricité produite. Le problème tient au fait que les matériaux dont la valeur est la plus élevée ou qui peuvent être les plus toxiques se trouvent à la jonction des cellules, à savoir de l’argent, du plomb et de l’étain.

L’exemple européen et français

Il est relativement facile de démembrer un panneau et d’en retirer l’aluminium et le cuivre. Il est plus difficile de récupérer le silicium et plus encore l’argent, le plomb et l’étain. L’Union Européenne contraint les producteurs à recycler totalement leurs panneaux. Mais elle est la seule. Le Japon, l’Inde et l’Australie sont en train d’élaborer des législations. Dans le reste du monde tout est permis… Cela signifie que quand le recyclage existe, il consiste à récupérer au mieux le cadre en aluminium et les fils de cuivre.

En France. Veolia et PV CYCLE ont ouvert il y a deux ans, en juillet 2018, la première unité de traitement et valorisation des panneaux solaires d’Europe à Rousset, dans les Bouches du Rhône. Cette usine permet de revaloriser les matériaux à 95%. Quarante panneaux solaires sont recyclés par heure, soit 4.000 tonnes par an. Des technologies ont été développées pour récupérer le silicium même quand il est truffé d’impuretés. Et ce n’est qu’un début. Dans dix ans, en 2030, les panneaux photovoltaïques usagés à recycler devraient représenter par an 50.000 tonnes en France. La construction d’une deuxième usine est envisagée et il en faudra sans doute d’autres.

A côté du recyclage, la réutilisation des panneaux vieillissants est aussi une méthode à développer dont l’industrie solaire devrait se préoccuper. Là encore, l’Union Européenne montre la voie à travers son Programme d’économie circulaire pour l’industrie solaire auquel est associé le CEA. Ce programme finance des projets tests de réutilisation de panneaux devenus peu performants, notamment pour continuer à alimenter en électricité des stations de recharge de vélos électriques à Berlin ou des ensembles de logements en Belgique.

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