Les inconvénients de l'énergie solaire



L'économie solaire poursuit sa croissance spectaculaire avec plus d'un demi-térawatt déjà installé dans le monde et générant une électricité propre. Mais qu'advient-il des modules photovoltaïques (PV) à la fin de leur vie utile? Avec des durées de vie mesurées en décennies, l'élimination des déchets photovoltaïques peut sembler être un problème pour l'avenir lointain. Pourtant, l'industrie expédie des millions de tonnes chaque année, et ce nombre continuera d'augmenter à mesure que l'industrie se développera. Le total (ordinateurs, téléviseurs et téléphones mobiles) s'élève à environ 45 millions de tonnes métriques par an.

En comparaison, les déchets photovoltaïques en 2050 seront deux fois plus élevés. Motivés par des préoccupations concernant l'exposition à des matières toxiques, des coûts d'élimination plus élevés et la surcapacité des décharges gérées par des administrations locales sous-financées, fondées sur des concepts tels que l'économie circulaire.

Dans le même temps, la demande pour tout, du sable aux métaux rares et précieux continue de croître. Bien qu’ils ne fournissent qu’environ 1% de l’électricité mondiale, le photovoltaïque repose déjà sur 40% de l’approvisionnement mondial en tellure, 15% de l’argent, une grande partie de l’offre de quartz de qualité semi-conductrice et des segments plus petits mais importants de l’indium, du zinc et de l’étain. et du gallium. Boucler la boucle sur ces métaux et adopter les concepts d’économie circulaire seront essentiels à l’avenir du secteur.

L'Europe ouvre la voie

La principale politique qui a fait ses preuves en matière de gestion réussie des produits en fin de vie est la responsabilité élargie des producteurs (EPR). Il y a dix ans, les fabricants photovoltaïques européens ont commencé à participer à un système volontaire de REP, appelé «cycle PV». En 2014, lorsque l'industrie est passée sous le, les fabricants devaient participer à un programme de REP. Depuis 2009, le programme EPR mené par PV Cycle a recyclé plus de 30 000 tonnes de PV et, avec la création de centres de collecte, a créé un marché pour les modules PV de deuxième vie.

Aux États-Unis, il n’existe pas de réglementation fédérale sur les déchets électroniques pour motiver la collecte et le recyclage des déchets photovoltaïques. La loi fédérale n'exige une gestion spéciale que pour les modules PV qualifiés de déchets dangereux en vertu de la. Certains modules PV sont considérés comme des déchets dangereux à cause du plomb ou du cadmium, d'autres ne le sont pas du tout. Comme il n'est pas possible de dire si un module PV présente un risque d'inspection visuelle, beaucoup soutiennent qu'il est plus simple de collecter tous les modules PV.

Les États-Unis prennent les devants. En 2020, les fabricants souhaitant vendre sur les marchés de New York ou de Washington devront participer à un programme de reprise et de récupération ou à un programme de REP. Plusieurs agences californiennes, un État disposant de plus de la moitié de la capacité photovoltaïque installée du pays, ont récemment convoqué un groupe de travail chargé d’évaluer les options, y compris la REP, pour le recyclage des piles photovoltaïques et des batteries lithium-ion.

Sans incitations claires, les marchés du recyclage luttent

Aujourd’hui, le principal défi à relever pour recycler le PV consiste à trouver de la valeur dans les matériaux récupérés par rapport aux coûts de collecte et de récupération. L’Agence internationale pour les énergies renouvelables a fait savoir que les matériaux récupérés pourraient dépasser les 15 milliards de dollars d’ici 2050. Mais un système rentable de collecte et de récupération des déchets photovoltaïques capable de récupérer des matériaux de grande valeur reste insaisissable. La majeure partie de la valeur des déchets PV réside dans le cadre en aluminium et l'argent dans la pâte de métallisation. Obtenir un recyclage PV de valeur supérieure nécessitera une expertise dans la gestion du verre. 80 à 90% du poids d'un module est en verre.

Le verre recyclé à sa plus haute valeur se forme de nombreuses fois s'il est exempt de contamination. Le défi actuel est que les recycleurs ne peuvent pas produire du verre de haute qualité à partir de déchets PV en raison de la contamination par l'antimoine (ajouté pour la clarté) et des débris de plastique provenant de la feuille de fond et de l'encapsulant. La prise de décision concernant les matériaux en verre est un domaine qui a besoin d'innovations dans les technologies de recyclage, mais également d'une meilleure communication entre les concepteurs de produits et les gestionnaires de déchets.

Les signaux du marché sont essentiels pour attirer les investissements dans les infrastructures de recyclage. En 2008, SolarWorld a expérimenté des technologies de recyclage lorsque les prix spot du polysilicium ont monté en flèche dans les années 2000. Le silicium recyclé est devenu une couverture sur le prix de leur fourniture. Ils ont démontré que le silicium recyclé entraînait une réduction de 50% de l'énergie nécessaire à la fabrication d'un module photovoltaïque complet en utilisant simplement une matière première de silicium recyclé. Mais cette installation pilote n’a jamais été adaptée à l’installation automatisée de recyclage de PV qu’elle avait planifiée et a été fermée tôt.

L'innovation et les politiques publiques sont essentielles

Le recyclage des déchets photovoltaïques nécessitera des innovations dans le traitement des matériaux et la logistique inverse. De nombreux types de procédés de récupération ont été explorés, notamment le recyclage en vrac de tous les types de déchets PV, par opposition à des méthodes spécifiques pour des technologies PV particulières. Le mécanisme optimal pour reprendre la PV n'est pas clair pour le moment. Comment collecter au mieux les déchets PV distribués avec un minimum de conduite. Les meilleures voies à suivre n'ont pas encore été identifiées.

Les mesures volontaires peuvent fonctionner, mais n'iront probablement pas assez loin. La RPE est plus efficace lorsqu'elle est obligatoire, car elle permet d'éviter les acheteurs clandestins, les entreprises qui bénéficient du recyclage mais ne cotisent pas. De nombreux partisans de l'énergie solaire considèrent négativement l'EPR obligatoire, arguant que cela ajoute des coûts à l'industrie du fait de la concurrence avec le gaz naturel. Certains fabricants ont demandé des lois sur le recyclage afin d’égaliser les règles du jeu.

Le a une norme de leadership en matière de développement durable qui récompense les entreprises participant à des programmes de reprise et de collecte qui ne sont pas financées par les clients. First Solar possède des installations de recyclage capables de récupérer 95% des matériaux semi-conducteurs et la quasi-totalité de son tellure. Cela les aide à respecter les exigences réglementaires en matière de teneur en cadmium et à les protéger de la mise en décharge, tout en protégeant les investisseurs contre les approvisionnements en tellure et la volatilité des prix.

Toutes ces tendances soulignent le besoin d'une conception de produit plus verte et d'une responsabilité de la chaîne d'approvisionnement afin d'assurer la durabilité. L'énergie solaire est essentielle pour lutter contre le changement climatique et la pauvreté énergétique. Adopter une approche en matière de récupération des déchets et des matériaux photovoltaïques est urgent pour soutenir ces rôles.