SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières par Claudel...

Mercredi 5 novembre

SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières

Claudel GUITARD, RECMA

Audrey SCHRIJNEMAKERS, ULg – GREEnMat

Avec le soutien de :

Quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières

1"

Claudel'Guitard,'directrice'RECMA'Audrey'Schrijnemakers,'chercheuse'Post'Doc'GREEnMat'

Plan

I – Contexte •  Energie solaire et technologies photovoltaïques •  Marché •  Fin de vie UPV : causes •  Problématique des déchets UPV

II – SOLARCYCLE

2"

Le soleil : une source d’énergie abondante

3"

Contexte

25'000'TW'

900'TW' 870'–'4000'TW'

240'TW' 240'TW'90'TW'

ConsommaGon'mondiale'annuelle'19'TW'M."Hosa+e,"Techniques"de"l’Ingénieur,"2012"

Le photovoltaïque : différentes technologies

4"

Génération 1 Génération 2 Génération 3

Cellule de silicium •  Monocristallin •  Polycristallin

Films minces •  Silicium amorphe •  CIGS •  CdTe

Commercialisées

DSSCs Cellules solaires à colorants

Développement

Contexte

L’Europe : leader mondial de l’installation PV

5"

Contexte

Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"

Plus"de"81"000"MW"installés"en"Europe"

L’Allemagne : leader européen de l’installation PV

6"

Contexte

Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"

43"371"MW"installés"en"Belgique,"Allemagne"et"en"France""(plus"de"4"GT"de"matériel"PV)"

Durée de vie

7"

Fin de vie ? Performance (20 ans) = 80 % '

Contexte

Vieillissement

8"

Vitre dépolie

Encapsulant jauni

Anti reflet dégradé

Contexte

Vieillissement

9"

Décollement backsheet

Décollement encapsulant

Délamination

Fluage du cadre

Contexte

Dégâts

10"

Point chaud

Contexte

Dégâts

11"

Vent

Grêle

Contexte

Défauts invisibles

12"

Manutention Transport

Placement

Contexte

Défauts invisibles

13"

Fissures' Fissures''+'zones'inacGves'

Electroluminescence

Dégradation accélérée des performances

Contexte

Déchets PV : une réalité de demain

14"Cérès,"S."Bilimoria"et"N."Defrenne,"Mai"2013"

0"

250000"

500000"

750000"

1000000"

1250000"

1500000"

1750000"

2000000"

2250000"

2018" 2019" 2020" 2021" 2022" 2023" 2024" 2025" 2026" 2027" 2028"

Tonn

age'an

nuel'de'dé

chets'

Temps'

Belgique"

France"

Allemagne"

Total"Europe"

Contexte

Que faire de ces déchets ?

15"

Extension directive D3E

Obligation de collecte et recyclage

Contexte

Directive européenne

16"

Contexte

07/2012

02/2014

D3E'Entrée'en'vigueur'

D3E'TransposiGon'Droit'naGonal' Belgique en cours

UPV = déchets électroniques = déchets dangereux = nouvelle catégorie de déchets ?

17"

Contexte

07/2012

02/2014

D3E"Entrée"en"vigueur"

08/2015 D3E"Transposi[on"Droit"na[onal"

Collecte'Recyclage'

65 % collectés 85 % recyclés

Directive européenne

18"

Contexte

07/2012

02/2014

D3E"Entrée"en"vigueur"

08/2015 D3E"Transposi[on"Droit"na[onal"

2019

80'%'recyclés'85'%'valorisés'

Collecte"Recyclage"

Directive européenne

Plan

I – Contexte

II – SOLARCYCLE

•  Objectifs •  Partenaires •  Avancées

19"

Technologie de démantèlement, extraction et purification des matières

rares contenues dans les panneaux photovoltaïques en fin de vie

20"

01/09/2012S31/08/2016'

Objectifs

21"

SOLARCYCLE

•  Organisation d’un centre de regroupement des panneaux photovoltaïques en fin de vie.

•  Développement de procédés de démantèlement et de désencapsulation des matières contenues dans les panneaux.

•  Elaboration de procédés de raffinage et de purification d e s m a t é r i a u x r é c u p é r é s e n v u e d e l e u r commercialisation dans les circuits de production à haute valeur ajoutée.

•  Dimensionnement d’un pilote industriel.

Les partenaires

22"

SOLARCYCLE

Comet'Traitements'

ULB'–'4MAT' ULg'–'GREENMAT'"

Recma'

SOLARCYCLE

Recma Groupe

24"

SOLARCYCLE

• PME créée en Janvier 1999 • Entreprise privée à finalité sociale agréée comme entreprise d’insertion par la Région Wallonne

25"

SOLARCYCLE

– Recyclage de déchets ménagers et industriels – Nettoyage industriel – Parcs et Jardins – Gestion d’un centre d’affaires (CAESOC).

Recma Groupe

26"

SOLARCYCLE

•  Contribution au projet : – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques. – Coordination du projet.

Recma Groupe

Comet Traitements

27"

SOLARCYCLE

• Membre du groupe Comet • PME créée en 2002 • Active dans plusieurs secteurs:

– Traitement, valorisation et recyclage des déchets de broyage industriels et ménagers – Développement de procédures de recyclage des déchets et optimisation des chaînes de traitement des déchets

• Contribution au projet: – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques.

ULB – 4MAT

28"

SOLARCYCLE

•  Thèmes principaux de recherche: •  Synthèse et caractérisation des

matériaux. •  Etude des effets structure-propriétés

des matériaux. •  Etude des impacts

environnementaux.

•  Contribution au projet: •  Caractérisation des matériaux avant et

après traitement. •  Evaluation environnementale du

processus de traitement.

ULg - GREEnMat

29"

SOLARCYCLE

•  Champs d’expertise •  Synthèse d’oxyde de métaux de transition

(poudres, films minces ou épais) •  Caractérisation structurale et microstructurale •  Stabilisation des suspensions •  Optimisation des traitements thermiques •  Caractérisation des matériaux granulaires

www.greenmat.ulg.ac.be'

30"

SOLARCYCLE

•  Thèmes principaux de recherche •  Matériaux pour la production/stockage et le

management de la consommation en énergie •  Matériaux fonctionnalisés (verre, acier) •  Films nanostructurés et/ou mésoporeux •  Solutions pour la production, le transport et le stockage de matériaux granulaires •  Expertise micro analytique dans le cadre du

contrôle de la qualité de l’air et des sols •  Recyclage et valorisation des sous- produits •  …

ULg - GREEnMat

31"

SOLARCYCLE

•  Contribution au projet •  Optimisation des procédés de

démantèlement secondaire •  Caractérisation des fractions matières •  Revalorisation du silicium

ULg - GREEnMat

Cartographie des UPV collectées

32"

SOLARCYCLE

Prédominance des panneaux de génération 1

UPV"collectés"en"Belgique"

33"

SOLARCYCLE

Cartographie des UPV collectées

Composition des panneaux photovoltaïques génération 1

34"

SOLARCYCLE

Boite'de'joncGon'(2%)'

Cadre'Aluminium'(16%)'Joint'

Verre'(65%)'EVA'(11%)'

Cellule'silicium'+'métaux'(5%)'

Tedlar'(1%)'

Cadre'Aluminium,'16%'

BoiGer'de'connexion,'2%'

Verre,'65%'

Organiques,'11%'

Silicium,'5%'Autres,'1%'

Processus de recyclage

35"

SOLARCYCLE

Déchets'UPV/Collecte'

Démantèlement'primaire'

Démantèlement'secondaire'

UPV'faiblement'endommagés'

UPV'seconde'main'

UPV'fortement'endommagés'

SéparaGon'des'matériaux'

Démantèlement primaire

36"

SOLARCYCLE

Revalorisation des fractions

37"

SOLARCYCLE

Aluminium

38"

SOLARCYCLE

Câbles et boîte de jonction

Cycle'des'métaux'

Métaux'

Transport'

Centre'de'tri'

Tri'sélecGf'

Usine'métallurgique'

FabricaGon''et'distribuGon'

ConsommaGon'par'les'ménages'

Autres'déchets'

Revalorisation des fractions

39"

SOLARCYCLE

Câbles et boîte de jonction

Cycle'des'plasGques'

Revalorisation des fractions

Démantèlement secondaire

40"

SOLARCYCLE

41"

SOLARCYCLE

Critères de pureté requis Métaux non ferreux 0 g/T Sérigraphies PbO 0 g/T

Verre

Filière de production du verre flotté

Revalorisation des fractions

42"

SOLARCYCLE

Cu'(%)' Ag'(%)' Sn'(%)' Pb'(%)' Sb'(%)'

0,003" LD" LD" 0,001" 0,2"

Verre

Incompatibilité

Revalorisation des fractions

43"

SOLARCYCLE

Connecteurs inter cellules

Cycle'des'métaux'

Métaux'

Transport'

Centre'de'tri'

Tri'sélecGf'

Usine'métallurgique'

FabricaGon''et'distribuGon'

ConsommaGon'par'les'ménages'

Autres'déchets'

Revalorisation des fractions

44"

SOLARCYCLE

Fragments cellules

Poudre Si + métaux

Lixiviation des métaux

Poudre Ag

Poudre Cu

Revalorisation des fractions

45"

SOLARCYCLE

Fragments cellules (Si + métaux)

Al'%' Cu'%' Ag'%' Sn''%' Pb'%'

A' 1" 0,07" 0,07" 0,0006" 0,009"

B' 0,09" 0,03" 0,2" 0,1" 0,007"

C' 0,04" 0,002" 0,06" 0,004" 0,001"

Non

trai

té

Lix

ivié

Optimisation raffinage

Valorisation Si

Revalorisation des fractions

SOLARCYCLE : économie sociale

46"

SOLARCYCLE

•  Aide à l’embauche de personnes qualifiées et peu qualifiées

•  Redynamisation industrielle du bassin liégeois

SOLARCYCLE : économie circulaire

47"

SOLARCYCLE

•  Collecte : 500 km autour de Liège

•  Taux de revalorisation supérieur à 95%

•  Revalorisation des matériaux dans des filières à haute valeur ajoutée ⇒ pureté des matériaux raffinés

Merci pour votre attention

48"