Pour atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, il est nécessaire d'accélérer le développement des énergies renouvelables, et notamment du solaire, mais aussi de continuer à améliorer la performance opérationnelle des installations et leur durabilité.
Le CEA, acteur clef de la recherche dans le domaine des énergies décarbonées et notamment solaires avec ses équipes sur le campus du Bourget-du-lac mène depuis plus de 15 ans des activités d'innovation au service d'une filière solaire toujours plus vertueuse et durable (depuis l'écoconception jusqu'à la gestion de fin de vie, en passant par des analyses LCA très poussées).
Accélérateur d'innovations et soutien au transfert vers l'industrie, le CEA a porté depuis plus de 18 mois un projet d'incubation « SOLREED » sur ce sujet ambitieux et stratégique via son programme de maturation Magellan.
SOLREED est partie du constat que la moitié des panneaux solaires en cours de recyclage pourraient être réparés. Appuyées du CEA, les équipes SOLREED ont ainsi travaillé sur une double approche : l'identification des défaillances techniques et la réparabilité des panneaux, avec pour objectif d'industrialiser ces protocoles. Dès les premiers contacts, ENGIE Green a été séduit par cette démarche et leur collaboration a abouti en mars 2024 au lancement d'un projet commun.
Le défi d'un process de réparation à échelle industrielle
Chaque année en France des dizaines de milliers de panneaux défaillants sont envoyés en filière de recyclage, et selon l'Agence Internationale pour les énergies renouvelables (IRENA), cela représenterait d'ici 2040 à l'échelle européenne, 6 millions de tonnes de déchets. SOLREED, avec le soutien des équipes innovation du CEA et porté par l'ambition de transformer ces déchets en ressources, a étudié la pertinence d'une filière de réparation des panneaux solaires.
Cette ambition est partagée par ENGIE Green qui, dans le cadre de son label TED (Transition Energétique Durable), s'engage à améliorer la durabilité de ses installations. Pour accompagner la startup SOLREED, ENGIE Green a d'abord mis à disposition plusieurs centaines de panneaux défectueux de différents modèles pour permettre à la start-up d'analyser les causes de ces pannes. SOLREED a pu aussi compter sur la contribution des experts du CEA à la pointe de l'innovation sur les méthodes de caractérisation fine des modules, et dans des domaines aussi variés que le génie des matériaux, le génie électrique, le pilotage algorithmique et l'électronique. ENGIE Green apporte de son côté la dimension industrielle nécessaire pour valider le projet et ses débouchés.
A l'été 2023, un test a été mené avec succès au sein du laboratoire transformé en plateforme technique. Une centaine de panneaux ont été traités, analysés et réparés. SOLREED a pu ainsi démontrer la pertinence de son approche et la reproductibilité de son process.
Des voies d'avenir pour améliorer la maintenance des parcs solaires
Avant de réparer un module PV défectueux, il faut au préalable pouvoir l'identifier parmi des milliers sur une centrale solaire. Il existe aujourd'hui un moyen de récolter des informations sur l'état des panneaux. Grâce à des caméras thermiques embarquées sur des drones, on peut réaliser des photos de chaque module et faire apparaître différents défauts et des signes de sous-performance. L'enjeu du projet collaboratif entre ENGIE Green et SOLREED est d'identifier avec plus de finesse et plus régulièrement les panneaux à traiter, grâce à des solutions et innovations brevetées du CEA qui permettront de décider ou pas d'une intervention pour réparation.
Une innovation permettant d'optimiser la performance des centrales solaires et diminuer leur impact carbone
Remplacer des modules défaillants au fur et à mesure est indispensable au maintien de la production des parcs, cependant les innovations technologiques constantes dans le domaine du photovoltaïque modifient sans cesse puissance et taille et compliquent leur intégration sur les centrales. Pour résoudre ce problème technique d'adaptabilité, faire fabriquer des modules sur mesure est possible mais reste une solution coûteuse. C'est là que la réparation trouve un intérêt évident, car un panneau réparé retrouve sa place initiale sur la centrale sans problème d'adaptation.
Les partenaires souhaitent parvenir à mettre au point un cycle complet de maintenance démontage-diagnostic-réparation-remontage en créant une unité technique mobile pouvant se charger de cette intervention « tout en un » sans quitter la centrale solaire.
Grâce à la comparaison des analyses de cycle de vie des panneaux avec et sans réparation, les partenaires prévoient également d'évaluer les effets positifs de cette solution de réparation sur l'impact carbone de la centrale solaire.
Pour William Arkwright : “Cette collaboration complète nos engagements en matière de recyclage de nos installations solaires en ajoutant l'étape indispensable de la réparation et du réemploi. Il est la parfaite illustration de notre démarche industrielle qui vise à optimiser la performance de nos parcs de production d'énergie renouvelable tout en améliorant leur durabilité. ».
Pour François Legalland, Directeur du CEA-Liten : « Au CEA nous plaçons la gestion de fin de vie et de la durabilité de la filière solaire au cœur de nos axes de recherche et d'innovations. Ce partenariat illustre une synergie gagnante entre le CEA, acteur incontournable de la recherche française et européenne, SOLREED, une start-up pionnière et future leader sur ce nouveau marché et ENGIE, un acteur industriel majeur dans son domaine. Les trois partenaires affichent la volonté forte de transition énergétique durable et ouvre la voie à une nouvelle approche renouvelable toujours plus vertueuse. »