Les énergies renouvelables devraient former les piliers de notre futur système énergétique et parmi eux, le photovoltaïque (PV) est rapidement devenu l’une des technologies de production d’énergie les plus économiques. Le prix de l’électricité généré par le PV a atteint un coût de l’électricité nivelé de 5 à 10 c € / kWh, entraînant une accélération majeure de son déploiement avec plus de 110 GWc de capacité nouvellement installée rien qu’en 2019. En cumulé, la capacité est maintenant de 627 GWc et elle devrait atteindre plus de 1 TWc d’ici 2025, comme prévu par l’AIE PVPS.
Le marché PV est largement dominé par les modules PV en silicium cristallin (c-Si) représentant 95% des parts de marché, tandis que les modules à couche mince restent un produit de niche. L’ère Terawatt des modules photovoltaïques approche à grands pas, et soulève d’importantes questions sur la gestion de la fin de vie, car l’IRENA prévoit 5 millions de tonnes de déchets photovoltaïques d’ici 2030. Adopter un modèle économique circulaire pour cette industrie en pleine maturation offre une opportunité majeure de faire en sorte que le PV devienne l’une des sources d’énergie les plus durables.
Un marché estimé entre 500 et 600 MWc / an
Dans l’approche de l’économie circulaire, les actions de réutilisation et de réparation jouent un rôle essentiel dans l’allongement de la durée de vie utile des modules photovoltaïques en empêchant leur entrée prématurée dans le flux de déchets. Le boom des installations photovoltaïques a commencé il y a 15 ans, ce qui explique l’émergence naturelle du marché du réemploi exploitant la première vague de démantèlement. La réutilisation des modules photovoltaïques est alors une industrie naissante avec des entreprises opérant dans un environnement inexploré et dans la plupart des zones non réglementées. Les acteurs industriels et publics du PV et / ou de la gestion des déchets ont peu ou pas connaissance de ses opérations.
PV CYCLE et imec / EnergyVille ont mené la première étude exploratoire du secteur, avec pour objectif final de saisir les pratiques actuelles du marché du réemploi, révéler ses risques et enjeux, informer les autorités et acteurs concernés, et de formuler les premières recommandations. Cette étude a été réalisée par des entretiens avec des opérateurs de terrain et complétés par des avis d’experts sur les règles techniques et juridiques et recommandations ainsi que sur la désirabilité / faisabilité économique, environnementale et sociale du secteur. Une quinzaine d’entreprises est active dans le secteur de la réutilisation PV avec un marché estimé entre 500 et 600 MWc / an. Le volume échangé est très difficile à estimer car ni le déclassement du site PV ni la revente des modules PV sur les marchés ne sont enregistrés.
Les modules d’occasion demandés sur les marchés à faible revenu
Les modules PV représentent environ 40% des coûts totaux du système PV, ce qui motive l’analyse de rentabilisation de la réutilisation. Cependant, la poursuite de la baisse rapide des prix des modules photovoltaïques (désormais à 0,2-0,3 € / Wc) et une augmentation rapide du rendement des modules photovoltaïques (désormais de l’ordre de 17 à 21%), soulève des questions sur la viabilité économique du secteur. Les modules photovoltaïques d’occasion avec des performances et des attentes de durée de vie moindres, et non dénués de risques sont principalement demandés sur les marchés à faible revenu. Il s’agit notamment des pays africains mais aussi de certaines régions du Moyen-Orient et de l’Asie du Sud-Est qui recherchent des systèmes photovoltaïques extrêmement économiques avec moins de qualité et d’esthétique. Un marché plutôt restreint (environ 10 MWc) et temporaire existe encore en Europe (occidentale) où les réglementations sur les tarifs de rachat exigent souvent des modules de remplacement «très similaires» en cas de dommage. Dans l’ensemble, les modules photovoltaïques réutilisés ou réparés ne sont pas compétitifs pour les nouvelles installations photovoltaïques résidentielles, commerciales et utilitaires dans les pays à revenu élevé ou même dans les pays en développement avec des incitations gouvernementales à déployer le photovoltaïque.
Ne considérer que les modules qui auraient une puissance supérieure à 70% de leur valeur initiale
Actuellement, les modules PV destinés à être réutilisés proviennent principalement de grands systèmes PV commerciaux (10 kWc au MWc) ou des installations photovoltaïques à grande échelle (> 1 MWc) en Europe, aux États-Unis et en Chine endommagées par des intempéries conduisant à tous les modules PVétant enlevé bien que beaucoup puissent être intacts. La méthode la plus rentable consiste à collecter des modules réutilisables sur le site de démantèlement avec le tri, les tests visuels et électriques et la documentation directement réalisés lors du retrait et même des petites réparations des composants électriques externes des modules (câblage, connecteurs, diodes). Des recommandations détaillées sur les procédures de tri, les contrôles visuels et des tests électriques simples et avancés ainsi qu’une documentation sont développés par imec et bifa dans le rapport.
Dans certains cas, les modules sont directement transférés à l’installation de traitement pour les procédures et pour des tests de réparation plus approfondis mais à un coût plus élevé. «À notre avis, les directives / normes techniques dépassant les étapes de tri et de test et, surtout, la définition des critères techniques pour qualifier les modules en vue de leur réutilisation est indispensable pour garantir la haute qualité des modules. Il pourrait être intéressant de ne considérer que les modules PV pour la réutilisation qui ont encore une puissance supérieure à 70% de leur valeur initiale et d’exclure les modules photovoltaïques présentant des défauts ayant un souci de sécurité même mineur. La mise en Å“uvre de telles exigences, actuellement totalement absentes, garantirait une qualité homogène du produit et instaurer la confiance envers les clients et les fabricants d’équipements d’origine. » – Eszter Voroshazi, responsable R&D à imec / EnergyVille.
L’insuffisance de la réglementation des déchets dans les pays importateurs crée un problème environnemental majeur
En principe, la préparation des modules PV en vue de leur réutilisation n’a pas d’incidences négatives sur l’environnement, il s’agit donc d’une étape souhaitable dans le cadre du modèle économique circulaire du PV. En Europe, les exigences d’éco-conception imposées sur les équipements électriques et électroniques mesurant l’empreinte CO2 devraient entrer en action pour les modules PV dans les années à venir. «Cela rendra très probablement la réutilisation des modules photovoltaïques plus compétitive et souhaitable. Une note importante est que la faisabilité environnementale des modules PV d’occasion est menacée si leur recyclage adéquat n’est pas garanti après leur seconde vie. Ainsi, la pratique actuelle d’exporter des modules PV réutilisés vers les pays en développement liée à l’insuffisance de la réglementation des déchets crée un problème environnemental majeur » précise Jan Clyncke, PDG de PV CYCLE. La réutilisation des modules photovoltaïques crée clairement des opportunités d’emploi pour la main-d’Å“uvre locale et techniquement qualifiée à la fois dans les pays de déclassement et de réinstallation. Cela devrait être accompagné d’une formation appropriée de l’effectif, ce qui pourrait conduire à la création de 63 emplois pour 1000 tonnes de déchets électriques et électroniques selon une estimation du réseau RRE-USE. Il est important de noter que pour assurer la viabilité économique du secteur notamment dans les pays à revenu élevé où les systèmes PV sont mis hors service, l’automatisation du tri, des tests, etc. seraient nécessaires. Une telle croissance du marché n’est pas seulement souhaitable en raison de la création d’emplois, elle réduit aussi la précarité énergétique dans les pays à faible revenu, ce qui contribue indirectement au développement.
En résumé, sur la base de cette évaluation, les modules photovoltaïques sont par conception des produits durables. Sous l’état des systèmes existants bien réglementé et contrôlé pour leur inspection technique, leur réparation et leur traitement. La réutilisation peut être clairement et socialement souhaitable. La viabilité économique du secteur est actuellement atteinte dans les pays à faible revenu comme en témoigne clairement le fait que la plupart des acteurs mondiaux et européens exporte vers ces régions. La réutilisation des modules photovoltaïques dans les pays développés n’est actuellement viable que pour les applications de niche et son adoption dépendra de la question de savoir comment l’empreinte CO2 des produits électroniques est incorporée dans le coût du produit. Dans l’ensemble, la législation peu claire, le manque de contrôle de la directive DEEE et l’absence presque totale d’une législation similaire en dehors de l’UE soulève de graves problèmes d’environnement et de sécurité concernant la réutilisation des modules photovoltaïques. À l’aube de la première vague de démantèlement des systèmes photovoltaïques, suivie d’une augmentation rapide attendue des volumes de modules PV réutilisables, PV CYCLE et l’imec demandent une évaluation minutieuse du secteur et de ses réglementations adéquates en concertation avec les acteurs mondiaux concernés.
Dans le cadre du projet CIRCUSOL, PV CYCLE et l’imec travaillent avec de multiples acteurs industriels et académiques sur la démonstration de la RE-UTILISATION des modules PV et l’évaluation de la faisabilité technique. La perspicacité de l’étude sera également mise à profit pour établir des progrès dans le domaine.
