Énergie solaire
Dossier spécial : recyclage panneaux photovoltaïques
Publié le 28/04/2017
Dans la famille des panneaux solaires, se trouvent les photovoltaïques : ils utilisent l’énergie du soleil pour produire de l’électricité. Leur recyclage suscite de nombreuses idées reçues. Composition d’un panneau photovoltaïque (PV), principe de collecte, fonctionnement du recyclage et situation en Union Européenne : c’est parti pour le décryptage !
Un panneau photovoltaïque est composé d’un cadre en aluminium, de verre, de plastiques, de connexions et de cellules photovoltaïques. Plus précisément : du silicium – matériau abondant sur terre et semi-conducteur – se trouve pris en sandwich entre une façade avant constituée de verre et une façade arrière faite de métaux et de polymères.
Il existe trois types de cellules photovoltaïques selon le type de silicium : amorphe, polycristallin et monocristallin. Le photovoltaïque à base de silicium mono- ou polycristallin constitue plus de 90% du marché mondial aujourd’hui.
D’autres technologies de couches minces vont entraîner un recyclage différent selon les matériaux semi-conducteurs utilisés : arséniure de gallium (GaAs), tellurure de cadmium (CdTe), Cuivre zinc étain soufre et sélénium (CZTS).
Deux instruments supplémentaires : onduleur et batterie solaire
L’onduleur est un boitier qui transforme le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif identique à celui du réseau. Cet instrument est indispensable pour permettre d’utiliser le courant transformé par l’autoconsommation ou pour revendre une partie ou la totalité de la production à un réseau de distribution.
Il est possible d’opter pour une batterie solaire : elle est indispensable à l’autoconsommation pour stocker et redistribuer l’énergie ; notamment en cas de mauvais temps ou la nuit. Elle a une durée de vie comprise entre 7 et 10 ans.
Quelle est la durée de vie des panneaux solaires ?
La durée de vie d’un panneau photovoltaïque est supérieure à 20 ans. Les constructeurs garantissent la production à 80% de leur rendement initial après 25 ans. Celle d’un onduleur est de 10 ans, généralement garantie 5 par les constructeurs. Réparer ou remplacer l’onduleur s’effectue tous les 10 ans et coûte entre 1000 € et 2000 € selon sa puissance.
Retour sur investissement énergétique
Chaque année, 55 000 tonnes de panneaux sont posées en France.
En 2012, l’institut Franhofer – The Fraunhofer Institut für Solare EnergieSysteme ISE – a calculé que pour obtenir l’équilibre de :
énergie consommée pour la production d’un photovoltaïque = énergie créée par ce panneau
s’effectue en moins de 1,5 an pour un PV silicium dans le sud de la France et 2,8 années en Norvège ; retour sur investissement indéniablement positif.
La directive 2002/96/CE appelée DEEE et D3E relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques indique que la collecte et l’acheminement des panneaux vers les centres de traitement sont à la charge des fabricants d’installation photovoltaïque.
Le recyclage de l’onduleur est concerné par la directive DEEE. Les fabricants doivent aussi se charger de la collecte puis le transport les centres de recyclage.
Création de PV Cycle
La filière industrielle s’est organisée et a créé l’association européenne PV Cycle en 2007 ; PV Cycle France a été fondé en 2014. Cet éco-organisme à but non lucratif est agréé par les pouvoirs publics pour la gestion des panneaux photovoltaïques usagés. Elle dispose d’un réseau de points d’apport volontaire pour la collecte et le traitement par des prestataires.
PV Cycle traite actuellement 85% du marché soit 366 tonnes collectées en France en 2015. Cette même année, 57 725 tonnes déclarées ont été installées ; tonnes qu’il faudra traiter à la fin de leur cycle.
Contribution environnementale
À moins de 40 panneaux usagés, les panneaux PV peuvent directement être amenés à l’un des points d’apport de la région. S’ils sont plus nombreux et bien conditionnés, un enlèvement sur place peut être prévu.
Depuis le 1er juillet 2016, une éco-participation est prélevée sur chaque panneau solaire mis sur le marché. Cette contribution sert à financer les opérations de collecte, de tri et de traitement des photovoltaïques actuels et futurs. Elle a été fixée à 4€ par panneau.
Les enjeux du recyclage s’appuient sur le respect de l’environnement.
Le taux de recyclage moyen d’un panneau photovoltaïque peut atteindre 90% dans le cas du silicium et 98% pour les autres. Selon l’organisme Ceres, le silicium est réutilisable à quatre reprises. En moyenne, un panneau PV pèse 22,4 kg. Le recyclage permet de réduire l’empreinte écologique de son cycle de vie jusqu’à 16 kg en CO² d’énergie primaire non-renouvelables.
Fin 2016, la puissance totale raccordée sur l’ensemble du territoire français est de 6,8 GW. Elle va tripler pour atteindre 20,2GW en 2023. 130 000 tonnes seront à traiter en 2030. Le recyclage des modules photovoltaïque est une stratégie payante et aujourd’hui, l’activité n’est pas auto-suffisante.
Recycler 1 tonne de panneaux photovoltaïques au silicium permet d’économiser environ 1,2 tonne d’émissions de CO². Cela correspond à l’équivalent de :
Deux voies de recyclage : traitement thermique et traitement chimique
Les panneaux photovoltaïques au silicium cristallin sont débarrassés de leur cadre, du boitier de jonction et des câbles. Le recyclage peut suivre deux voies :
Après la désencapsulation, les galettes de silicium peuvent intégrer la fabrication de nouvelles cellules photovoltaïques ou bien intégrer le processus de fabrication de lingots de silicium.
Le taux de recyclage moyen d’un panneau photovoltaïque au silicium attendrait entre 80 et 90%. Selon l’organisme Ceres, le silicium est réutilisable à quatre reprises.
Les métaux (cuivre, argent, aluminium, etc.) et les plastiques sont réutilisables pour la production de matières premières. Si l’EVA n’est pas réutilisable, il est traité en centre d’enfouissement.
Prix du recyclage photovoltaïque
La partie démantèlement sur le lieu d’installation échappe à la DEEE : il convient de faire appel à un professionnel de la filière pour les enlever et reste à la charge du propriétaire. Les frais d’acheminement vers les points d’apport sont à la charge des fabricants.
Le coût de recyclage englobe les frais de démontage, le stockage au niveau des points de collecte (modules à recycler et les matériaux traités) ainsi que les traitements.
En 2010, le top 3 des pays recycleurs se composait de :
En France, Veolia décroche un contrat
C’est au tour de la France de s’engager dans le recyclage. En mars 2017, Veolia décroche le premier contrat de traitement et de valorisation de panneaux usagés auprès de PV Cycle.
Cette première unité est installée sur le site de l’entreprise à Rousset, dans les Bouches-du-Rhône. La valorisation de la matière s’élèvera à un taux de 96% avec la volonté de réduire l’impact environnemental de la collecte.
1400 tonnes de matières seront valorisées d’ici fin 2017. Veolia anticipe une augmentation de 40% des tonnages recyclés chaque année ; ils dépasseront les 4000 tonnes au terme du contrat en 2021. « Les matières premières secondaires seront ensuite réinjectées dans diverses filières (aluminium, verre, cuivre…) dans le respect des principes de l’économie circulaire. »
Un panneau photovoltaïque, c’est quoi ?
Constitution d’un panneau photovoltaïqueUn panneau photovoltaïque est composé d’un cadre en aluminium, de verre, de plastiques, de connexions et de cellules photovoltaïques. Plus précisément : du silicium – matériau abondant sur terre et semi-conducteur – se trouve pris en sandwich entre une façade avant constituée de verre et une façade arrière faite de métaux et de polymères.
Il existe trois types de cellules photovoltaïques selon le type de silicium : amorphe, polycristallin et monocristallin. Le photovoltaïque à base de silicium mono- ou polycristallin constitue plus de 90% du marché mondial aujourd’hui.
D’autres technologies de couches minces vont entraîner un recyclage différent selon les matériaux semi-conducteurs utilisés : arséniure de gallium (GaAs), tellurure de cadmium (CdTe), Cuivre zinc étain soufre et sélénium (CZTS).
Deux instruments supplémentaires : onduleur et batterie solaire
L’onduleur est un boitier qui transforme le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif identique à celui du réseau. Cet instrument est indispensable pour permettre d’utiliser le courant transformé par l’autoconsommation ou pour revendre une partie ou la totalité de la production à un réseau de distribution.
Il est possible d’opter pour une batterie solaire : elle est indispensable à l’autoconsommation pour stocker et redistribuer l’énergie ; notamment en cas de mauvais temps ou la nuit. Elle a une durée de vie comprise entre 7 et 10 ans.
Quelle est la durée de vie des panneaux solaires ?
La durée de vie d’un panneau photovoltaïque est supérieure à 20 ans. Les constructeurs garantissent la production à 80% de leur rendement initial après 25 ans. Celle d’un onduleur est de 10 ans, généralement garantie 5 par les constructeurs. Réparer ou remplacer l’onduleur s’effectue tous les 10 ans et coûte entre 1000 € et 2000 € selon sa puissance.
Retour sur investissement énergétique
Chaque année, 55 000 tonnes de panneaux sont posées en France.
En 2012, l’institut Franhofer – The Fraunhofer Institut für Solare EnergieSysteme ISE – a calculé que pour obtenir l’équilibre de :
énergie consommée pour la production d’un photovoltaïque = énergie créée par ce panneau
s’effectue en moins de 1,5 an pour un PV silicium dans le sud de la France et 2,8 années en Norvège ; retour sur investissement indéniablement positif.
Collecte des panneaux photovoltaïques
Réglementation européenne : directive DEEELa directive 2002/96/CE appelée DEEE et D3E relative aux déchets d’équipements électriques et électroniques indique que la collecte et l’acheminement des panneaux vers les centres de traitement sont à la charge des fabricants d’installation photovoltaïque.
Le recyclage de l’onduleur est concerné par la directive DEEE. Les fabricants doivent aussi se charger de la collecte puis le transport les centres de recyclage.
Création de PV Cycle
La filière industrielle s’est organisée et a créé l’association européenne PV Cycle en 2007 ; PV Cycle France a été fondé en 2014. Cet éco-organisme à but non lucratif est agréé par les pouvoirs publics pour la gestion des panneaux photovoltaïques usagés. Elle dispose d’un réseau de points d’apport volontaire pour la collecte et le traitement par des prestataires.
PV Cycle traite actuellement 85% du marché soit 366 tonnes collectées en France en 2015. Cette même année, 57 725 tonnes déclarées ont été installées ; tonnes qu’il faudra traiter à la fin de leur cycle.
Contribution environnementale
À moins de 40 panneaux usagés, les panneaux PV peuvent directement être amenés à l’un des points d’apport de la région. S’ils sont plus nombreux et bien conditionnés, un enlèvement sur place peut être prévu.
Depuis le 1er juillet 2016, une éco-participation est prélevée sur chaque panneau solaire mis sur le marché. Cette contribution sert à financer les opérations de collecte, de tri et de traitement des photovoltaïques actuels et futurs. Elle a été fixée à 4€ par panneau.
Comment fonctionne le recyclage ?
Situation actuelle du recyclageLes enjeux du recyclage s’appuient sur le respect de l’environnement.
Le taux de recyclage moyen d’un panneau photovoltaïque peut atteindre 90% dans le cas du silicium et 98% pour les autres. Selon l’organisme Ceres, le silicium est réutilisable à quatre reprises. En moyenne, un panneau PV pèse 22,4 kg. Le recyclage permet de réduire l’empreinte écologique de son cycle de vie jusqu’à 16 kg en CO² d’énergie primaire non-renouvelables.
Fin 2016, la puissance totale raccordée sur l’ensemble du territoire français est de 6,8 GW. Elle va tripler pour atteindre 20,2GW en 2023. 130 000 tonnes seront à traiter en 2030. Le recyclage des modules photovoltaïque est une stratégie payante et aujourd’hui, l’activité n’est pas auto-suffisante.
Recycler 1 tonne de panneaux photovoltaïques au silicium permet d’économiser environ 1,2 tonne d’émissions de CO². Cela correspond à l’équivalent de :
- 350 voitures citadines
- 6 arbres plantés
- 4.600 km non-conduits
Deux voies de recyclage : traitement thermique et traitement chimique
Les panneaux photovoltaïques au silicium cristallin sont débarrassés de leur cadre, du boitier de jonction et des câbles. Le recyclage peut suivre deux voies :
- Le traitement thermique consiste à dissocier les cellules de verre – soit 80% de la masse d’un panneau – en faisant brûler les polymères (EVA éthylène-acétate de vinyle, colle du cadre, substrat du module en plastique). Les cellules vont être traitées chimiquement pour dégager le silicium pur.
- Le traitement chimique, accompagné d’actions mécaniques, permet de séparer les composants. Métaux et plastiques sont réutilisés dans la production de matières premières. Le silicium est traité individuellement.
Après la désencapsulation, les galettes de silicium peuvent intégrer la fabrication de nouvelles cellules photovoltaïques ou bien intégrer le processus de fabrication de lingots de silicium.
Le taux de recyclage moyen d’un panneau photovoltaïque au silicium attendrait entre 80 et 90%. Selon l’organisme Ceres, le silicium est réutilisable à quatre reprises.
Les métaux (cuivre, argent, aluminium, etc.) et les plastiques sont réutilisables pour la production de matières premières. Si l’EVA n’est pas réutilisable, il est traité en centre d’enfouissement.
Prix du recyclage photovoltaïque
La partie démantèlement sur le lieu d’installation échappe à la DEEE : il convient de faire appel à un professionnel de la filière pour les enlever et reste à la charge du propriétaire. Les frais d’acheminement vers les points d’apport sont à la charge des fabricants.
Le coût de recyclage englobe les frais de démontage, le stockage au niveau des points de collecte (modules à recycler et les matériaux traités) ainsi que les traitements.
Recyclage en Union Européenne
Top 3 des pays recycleursEn 2010, le top 3 des pays recycleurs se composait de :
- Allemagne : 1885,6 tonnes
- Italie : 554,8 tonnes
- Pologne : 371,1 tonnes
En France, Veolia décroche un contrat
C’est au tour de la France de s’engager dans le recyclage. En mars 2017, Veolia décroche le premier contrat de traitement et de valorisation de panneaux usagés auprès de PV Cycle.
Cette première unité est installée sur le site de l’entreprise à Rousset, dans les Bouches-du-Rhône. La valorisation de la matière s’élèvera à un taux de 96% avec la volonté de réduire l’impact environnemental de la collecte.
1400 tonnes de matières seront valorisées d’ici fin 2017. Veolia anticipe une augmentation de 40% des tonnages recyclés chaque année ; ils dépasseront les 4000 tonnes au terme du contrat en 2021. « Les matières premières secondaires seront ensuite réinjectées dans diverses filières (aluminium, verre, cuivre…) dans le respect des principes de l’économie circulaire. »
50%
Production électrique moyenne qui est auto-consommée dans le cadre de panneaux solaires
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