Le marché du panneau photovoltaïque entre dans l’âge adulte et s’apprête à connaître ses premiers gros gisements en fin de vie, au cours des cinq prochaines années. En attendant, comment le marché mondial se prépare ? Huit millions de tonnes de panneaux photovoltaïques sont annoncées pour 2030. L’Europe a réglementé la collecte et le traitement au sein de la directive DEEE il y a environ six ans. Dans plusieurs pays, la R&D fait émerger des solutions performantes et durables. Malgré un parc installé encore modeste, la France se positionne en précurseur d’un recyclage de pointe.

Selon l’agence internationale des énergies renouvelables, Irena, les flux cumulés de déchets de panneaux photovoltaïques (PV) auraient atteint fin 2016, entre 44 000 et 250 000 tonnes, soit près de 0,6 % de la masse installée à l’échelle mondiale. Ces chiffres peuvent paraître ridicules au regard des gisements de DEEE (plus de 42 millions de tonnes en 2014) et des panneaux installés (4 millions de tonnes en 2016). Pourtant, l’évolution est rapide et impose un travail anticipé pour collecter et valoriser au mieux les futurs panneaux en fin de vie. Mais, c’est surtout à partir de 2030, que le marché des panneaux photovoltaïques usagés va réellement gonfler et devra être pris en charge par une industrie structurée et éprouvée sur le plan technologique. Une étude sur la gestion en fin de vie des panneaux photovoltaïques, publiée par Irena en 2016, prévoit à l’échelle mondiale qu’entre 1,7 à 8 millions de tonnes de déchets de panneaux seront produites en 2030. Ce flux devrait passer à plus 70 millions de tonnes en 2050. De quoi produire, grâce au recyclage et à la réutilisation de composants, l’équivalent de deux milliards nouveaux panneaux photovoltaïques, souligne cette étude.

Des prévisions mondiales tablent sur 450 millions de dollars de revenus en 2030 et 15 milliards de dollars en 2050, rien que pour la récupération de matières premières issues de ces panneaux. D’ici à 2030, les trois pays en tête des gisements de déchets de PV générés seront la Chine, l’Allemagne et le Japon. Fin 2050, la Chine sera toujours en première position, suivie des Etats-Unis et de l’Allemagne. Le Japon arriverait ensuite juste avant l’Inde. En Europe, l’Allemagne est moteur. Il faut dire que le pays a développé ce marché dans les années 90. Résultat en 2015, le photovoltaïque a contribué à hauteur de 6 % à la consommation d’électricité Outre-Rhin avec une capacité totale installée de près de 40 GW. Pendant deux décennies, l’Allemagne a été le premier marché au monde du photovoltaïque. Conséquence de cette avance, le gisement de panneaux en fin de vie est estimé en 2016 entre 3500 et 70 000 tonnes. Dans une perspective de croissance continue et de vieillissement du parc, l’Allemagne devrait alors générer entre 400 000 et un million de tonnes en 2030 et passer à plus de quatre millions de tonnes d’ici à 2050. Si depuis 2015, ce pays a été dépassé par la Chine en tant que consommateur, il devrait devenir l’un des premiers et plus grands marchés pour l’industrie du recyclage des panneaux dans les années à venir.

Le cas particulier de la filière française

Alors que la plupart des pays classent les panneaux PV en fin de vie comme des déchets industriels, l’Union européenne propose une législation propre aux déchets photovoltaïques qui s’inscrit dans la directive DEEE de 2012. Les metteurs en marché doivent donc dans le cadre du principe de REP financer les coûts de traitement. Cette directive a été transposée en droit français au travers du décret du 19 août 2014, qui étend le principe de la responsabilité élargie du producteur (REP) aux panneaux photovoltaïques. A ce titre, PV Cycle France est devenu par arrêté du 24 décembre 2014 le seul et unique éco-organisme en charge de la collecte et du traitement des panneaux photovoltaïques en France. Les fondateurs sont EDF ENR Solaire, EDF ENR PWT, Urbasolar, l’association PV Cycle, Sillia VL et le Syndicat des Energies Renouvelables. Le premier agrément a été délivré jusqu’au 31 décembre 2020. « Les différentes technologies photovoltaïques aboutissent à la conception d’équipements nécessitant des unités de traitement adaptés. Les panneaux photovoltaïques usagés sont un gisement en forte croissance. Nos solutions garantissent que ces équipements seront recyclés selon les normes les plus exigeantes. C’est ainsi que nous consacrons au minimum 1% du montant des éco-participations perçues à la R&D », explique Nicolas Defrenne, directeur de PV Cycle France.

En France, sur 80 000 tonnes mises en marché à ce jour, en 2017, la collecte a porté sur 2450 tonnes. Cela représente 50 % du gisement récupéré par PV Cycle Europe qui couvre par ailleurs l’Allemagne, le Royaume-Uni, la Belgique, l’Italie. Seuls PV Cycle France et PV Cycle Belgium ont la charge unique de la filière. En 2018, le directeur de PV Cycle France assure déjà que le tonnage sera largement supérieur. Sachant qu’un panneau a une durée de vie théorique moyenne de 30 ans, mais qu’il peut être remplacé au bout de 20 ans, la collecte française pourrait ainsi atteindre les 9000 tonnes à partir de 2025 et 18 000 tonnes à partir de 2030. Les actions politiques favorisant le solaire telles que la PPE (Programmation pluri-annuelle de l’énergie), le Plan Soleil ou la baisse des coûts de l’électricité vont dans ce sens. La révision de la PPE devrait favoriser la filière photovoltaïque actuellement entre 500 MW et 1 GW pour dépasser la barre des 4 GW de puissance installée par an d’ici à 2028. Cette perspective devrait également se traduire par une création d’emplois de l’ordre de 10 000 ETP (équivalents temps plein) supplémentaires d’ici à 2023 pour atteindre 35 000 emplois en 2028, selon l’Ademe. Les ménages français ne présentent pas le plus grand parc installé, à peine 10 % des parts de marchés. Les grandes centrales sont davantage visées. Les surfaces de parkings, d’hypermarchés, de toitures de bâtiments publics, de terres agricoles en jachère sont autant de surfaces potentielles pour l’installation des futurs parcs solaires. « De nouvelles tendances voient le jour comme celle de l’agri-voltaïque », souligne le directeur de PV Cycle.

Selon ce dernier, il y a un réel besoin d’avoir une vision à long terme, aidé pour cela par un prix de l’électricité compétitif. L’éco-organisme, qui recense actuellement 260 entreprises adhérentes metteurs en marché, encourage la formation de provisions pour garantir des financements à venir pour soutenir la filière. « Avec un travail centré sur l’éco-conception, nous souhaitons simplifier les procédés de traitement. Cela conduit également à réduire l’emploi de certaines matières premières, terres rares ou métaux stratégiques, quand cela est possible », souligne Nicolas Defrenne. L’intérêt pour les filières de traitement qui se trouvent en aval, est de trouver le bon équilibre entre la technologie, la prévention et l’économie. « Si nous réduisons l’emploi de métaux stratégiques, il faut compenser par une hausse de l’éco-contribution pour que la filière reste viable ».

Une unité pleinement opérationnelle

Fin 2016, PV Cycle France a lancé un appel d’offres pour développer sur le territoire, une unité de recyclage de panneaux solaires cristallins. Plusieurs candidats en lice, dont sort vainqueur Veolia. C’est le fruit de plusieurs années de recherche. L’unité, dont le process a été affiné cet été, est désormais opérationnelle à Rousset près d’Aix-en Provence. Cette année, environ 1800 tonnes de panneaux pourront être valorisées ; la capacité de traitement devrait évoluer progressivement vers 4000 tonnes par an : « Il s’agit de la meilleure offre technique et économique proposée à ce jour, explique Nicolas Defrenne. Le coût de traitement plus élevé que les autres solutions proposées sera compensé à terme par les matières extraites à forte valeur ajoutée. D’autres techniques sont utilisées en Europe mais bien souvent restent incomplètes sur la valorisation des composants ». Ici, le procédé mécanique, breveté par Veolia, permet de sortir neuf fractions de matières (deux types de verre, deux types de composés en silicium, des polymères, du câblage). Le taux de valorisation dépasse 95 %. Une fois valorisés, les matériaux peuvent être redirigés vers diverses filières industrielles : le verre, transformé aux 2/3 en calcin propre, est réutilisé dans le secteur verrier, le cadre en affinerie d’aluminium, le plastique en CSR pour cimenterie, et le silicium dans les filières de métaux précieux. Les câbles et connecteurs sont quant à eux broyés et vendus sous forme de grenaille de cuivre.

Les panneaux sont acheminés sur des tables où ils sont décadrés ; les boîtiers de connectique sont enlevés ainsi que les câbles. Le panneau passe alors sur un tapis roulant pour être découpé en morceaux. Des opérations de broyage, tamisage et de tri par courant de Foucault pour l’aluminium sont effectuées. Le tri optique est également utilisé pour le verre afin de sortir une qualité très pure et une nouvelle matière première, recyclée à hauteur de 10 % dans de nouveaux produits verriers. Des tests sont réalisés pour extraire par ailleurs l’antimoine contenu dans le verre. Ce matériau compose le panneau à hauteur de 75 %. Le reste est partagé entre les métaux non ferreux comme l’aluminium et le silicium. Avec la croissance des flux, l’unité de Veolia pourrait être dupliquée dans une autre région d’ici à cinq ans. Après la région PACA, la Nouvelle-Aquitaine dispose du premier parc de panneaux installé en France. Pour des questions de logistique, qui représente la majorité des coûts, il serait logique de développer une nouvelle unité sur ce territoire, affirme Nicolas Defrenne.

De la R&D, encore de la R&D

Le recyclage des panneaux photovoltaïques fait son chemin avec plusieurs projets dont Cabriss qui a démarré en 2015 et qui vient de s’achever cette année. Ce projet, soutenu par le programme européen Horizon 2020, a réuni un consortium de 16 partenaires venant de neuf pays (Espagne, France, Allemagne, Suède, Finlande, Belgique, Autriche, Grèce, Lituanie). Parmi eux, PV Cycle France a contribué à ce projet par l’étude de son business model et par la fourniture de panneaux usagés. Coordonné par le CEA, il a été financé par l’Europe à hauteur de 7,8 millions d’euros sur un budget total de plus de neuf millions d’euros. Une somme importante pour un enjeu de taille : récupérer des matières à forte valeur ajoutée comme l’indium, l’argent et le silicium avec l’objectif de les réinjecter dans la production de nouveaux panneaux et d’autres applications industrielles (électronique, verre, métallurgie).

Cette approche transversale permet d’associer plusieurs secteurs industriels comme la métallurgie de la poudre, le photovoltaïque et l’industrie du recyclage par procédés hydro- et pyrométallurgiques. Ce projet a voulu démontrer la viabilité de ce recyclage et son impactpositif sur l’environnement. Pour cela, quatre objectifs ont été définis : la collecte (jusqu’à 90 %) des déchets de PV dans toute l’Europe ; la récupération (jusqu’à 90 %) des matières premières à grande valeur ajoutée, à partir des cellules et panneaux photovoltaïques (silicium, indium et argent) ; le développement des symbioses industrielles en fournissant des matières premières telles que le verre et la pâte d’argent pour d’autres industries (électronique ou métallurgie) ; la fabrication de cellules photovoltaïques et de panneaux à partir des matières premières recyclées à moindre coût (25 % de moins) et dotées des mêmes performances. Les champs d’application du projet Cabriss pourraient s’étendre, à terme, au secteur des déchets électroniques (écrans plats, par exemple) dont les problématiques technico-économiques sont très similaires au photovoltaïque. Le groupe allemand Loser Chemie, l’un des partenaires du projet, envisage la mise en œuvre d’un site industriel dédié.

Solaire et économie d’usage

Toujours au niveau européen, le projet Circusol associe au marché du photovoltaïque l’économie d’usage. Financé par le programme Horizon 2020, Circusol promeut un nouveau business model basé sur le système service-produit. En d’autres termes, un fournisseur de panneaux ne vend plus le produit mais la production et le stockage d’énergie. Il reste propriétaire des panneaux et responsable de leur bon fonctionnement. En fin de vie, les panneaux sont repris et peuvent selon leur état, être réutilisés ailleurs ou recyclés. Circusol concerne à la fois les panneaux photovoltaïques et les batteries de voitures électriques. En développant l’usage et le service plutôt que la vente d’un panneau ou d’une batterie, l’utilisateur est gagnant sur son investissement et a la garantie de disposer d’un service performant. Pour le fournisseur, c’est aussi la possibilité de diversifier ses activités et ses sources de revenus. Pour l’environnement, ce système permet de réduire les déchets en offrant au panneau ou à la batterie plusieurs vies avant leur recyclage. Circusol rassemble 15 partenaires provenant de sept pays (Espagne, France, Belgique, Allemagne, Suisse, Lituanie, Suède). Ce consortium porte sur cinq centres de recherche et universités, 9 industriels dont Snam en France et un bureau de consulting. Le projet est actuellement en cours d’expérimentation sur cinq sites en Belgique, en Suisse et en France à Saint-Rémy-de-Maurienne. L’objectif ici est de construire un parc solaire équipé de panneaux et de batteries remanufacturés, dans le cadre d’un investissement partagé entre industriels et collectivités territoriales.

Crédit : PV Cycle, Veolia

PV-CYCLE-France-Barème-des-éco-participations-2019

En savoir plus :

IRENA_IEAPVPS_End-of-Life_Solar_PV_Panels_2016