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May 15, 2023

Reparieren, wiederverwenden und recyceln: Umgang mit Solarmodulen am Ende ihrer Nutzungsdauer

5. Juni 2023

5. Juni 2023

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von Cecilia Duong, University of New South Wales

Solarexperten der UNSW Sydney sagen, dass wir eine maßgeschneiderte Technologie brauchen, die darauf ausgelegt ist, wichtige Elemente in Solarmodulen zu recyceln.

In Australien ist Solarenergie eine der führenden erneuerbaren Energiequellen des Landes. In mehr als 3,3 Millionen Haushalten sind Solar-PV-Dächer installiert.

Leider könnten etwa 90 % dieser Systeme letztendlich auf der Mülldeponie landen, wenn sie ersetzt werden müssen.

Ein Bericht der Internationalen Energieagentur aus dem Jahr 2016 schätzt, dass Australien bis 2030 145.000 Tonnen Abfall aus PV-Modulen erzeugen wird.

Der UNSW-Solarexperte Dr. Richard Corkish vom Australian Centre for Advanced Photovoltaics an der School of Photovoltaics and Renewable Energy Engineering der UNSW Sydney sagt, dass die Nachhaltigkeitsprinzipien „Reduzieren, Wiederverwenden und Recyceln“ auf das Lebensende angewendet werden sollten Verwaltung aller PV-Module.

„Wir haben im letzten Jahrzehnt einen enormen Aufschwung beim Einsatz von Photovoltaikanlagen sowohl im kleinen als auch im großen Maßstab erlebt, da sich die Welt zunehmend auf erneuerbare Energiequellen konzentriert“, sagt er.

„Der Industriestandard für die Lebensdauer der meisten Solarmodule beträgt 25 bis 30 Jahre, was bedeutet, dass Solarsysteme, die vor mehr als 15 Jahren installiert wurden, bald das Ende ihrer Lebensdauer erreichen werden.

„Darüber hinaus beobachten wir im letzten Jahrzehnt einen zunehmenden Trend, PV-Module auszutauschen, obwohl sie in einwandfreiem Zustand sind. Viele Leute haben vor einigen Jahren kleine, teure Systeme installiert, aber anstatt sie zu erweitern, haben sie es getan.“ überzeugt, sie vollständig zu ersetzen.

„Aus fertigungstechnischer Sicht versucht die Photovoltaik-Forschungsgemeinschaft, die Lebensdauer der Module zu verlängern, indem sie sie widerstandsfähiger gegenüber der Umwelt, insbesondere Feuchtigkeit und Sauerstoff, macht.

„Ziel ist es, die Lebensdauer zu verlängern, sodass sie bis zu 50 Jahre halten, was bedeutet, dass wir in Zukunft nicht annähernd so viele herstellen müssen. Wenn wir die Produktion plötzlich hochfahren müssen, werden wir feststellen, dass es einige Materialien gibt, darunter Bei Silber und Aluminium besteht die Gefahr, dass das Angebot knapp wird.“

Bis zu 95 % der zur Herstellung eines Solarmoduls verwendeten Materialien können recycelt werden. Die wertvollsten Teile sind Silizium, Aluminiumrahmen und Silber, das hauptsächlich in den Frontkontakten des Moduls verwendet wird.

Bei recycelten Platten besteht das in Australien am weitesten verbreitete Verfahren darin, dass die Platten durch eine standardisierte Zerkleinerungsmaschine geschickt werden, wo sie in kleinere Stücke zerkleinert werden. Diese Stücke werden dann zu anderen Produkten weiterverarbeitet, beispielsweise als Zusatzstoff bei der Herstellung von Bauziegeln, Beton oder sogar Straßentragwerken.

Dr. Rong Deng, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der UNSW School of Photovoltaics and Renewable Energy Engineering, sagt, das größte Problem des aktuellen Verfahrens sei die Unfähigkeit, die seltenen Metalle in den Modulen zu extrahieren und gleichzeitig die Kosten niedrig zu halten.

„Um die Komponenten von Solarmodulen wiederverwenden zu können, müssen sie sorgfältig getrennt werden, um eine Kontamination mit anderen Materialien zu vermeiden. Hersteller werden nur Materialien mit hoher Reinheit wiederverwenden – was schwer zu erreichen ist“, sagt Dr. Deng, der im Forbes-Magazin 2022 genannt wurde 30 unter 30 Gesundheitswesen und Wissenschaftsliste.

„Der aktuelle Prozess ist eine vorübergehende Lösung. Es ist großartig, wenn alle Platten recycelt werden, weil wir vermeiden wollen, dass sie auf der Mülldeponie landen. Aber wenn wir vorausdenken, werden die Materialien, die wir jetzt verwenden, später nicht immer sofort verfügbar sein.“ .

„Das in den Zellen eingebettete Silber ist aufgrund seines Werts in reiner Form sehr begehrt. Die Herausforderung für uns besteht jedoch darin, dies kostengünstig und ohne eine Vergrößerung unseres CO2-Fußabdrucks zu erreichen.“

„Aber wenn wir den Weg fortsetzen, nicht spezialisierte Technologien zum Recycling von PV-Modulen zu nutzen, werden wir weiterhin Teile haben, die mit anderen Materialien verunreinigt sind, was keine nachhaltige Lösung ist.“

Die Verwaltung und Entsorgung von PV-Modulen variiert je nach Bundesstaat und Territorium. In Australien hat nur Victoria offiziell verboten, dass Solarmodule auf Mülldeponien landen, was bedeutet, dass sie zum Recycling zu Elektroschrott-Abgabestellen gebracht werden müssen. Im Rahmen eines neuen vorgeschlagenen Recycling-Ausweitungsprogramms wird es den Einwohnern Queenslands im nächsten Jahrzehnt bald verboten sein, Solarmodule auf Mülldeponien zu entsorgen.

Verbraucher und Unternehmen müssen jedoch damit rechnen, zwischen 10 und 20 US-Dollar pro zu recycelndem Panel zuzüglich etwaiger Fracht- und Entsorgungsgebühren zu zahlen. In Staaten, in denen es keine Richtlinie zum Recycling von Solarmodulen gibt, könnten diese zusätzlichen Kosten ein massives Hindernis für das Recycling darstellen und eher ein Grund dafür sein, sie auf einer Mülldeponie zu entsorgen, sagt Dr. Deng.

„Wenn Sie ein System aus 10 Paneelen auf Ihrem Dach haben, zahlen Sie mindestens 200 US-Dollar für deren Entsorgung“, sagt sie.

„Die australische Regierung hat angekündigt, PV-Module möglicherweise in das Product Stewardship Scheme aufzunehmen. Ähnliche Programme gibt es bereits für andere Waren wie Autoreifen und Plastikflaschen.“

Ein Product Steward Scheme ist ein Ansatz, bei dem die Verantwortung für den gesamten Lebenszyklus eines Produkts übernommen wird. Es fördert und unterstützt die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft und die Programme können freiwillig sein, von der Regierung vorgeschrieben werden oder in Partnerschaft mit der Industrie durchgeführt werden.

Dr. Corkish sagt, wenn jeder, der PV-Module importiert, entwirft, produziert, verkauft und verwendet, eine gemeinsame Verantwortung für die Reduzierung der Umweltbelastung trägt, würde dies einen weiteren Anreiz für die Hersteller schaffen, in bessere PV-Recyclingtechnologie zu investieren.

„Es muss ein System vorhanden sein, bei dem die Kosten von der Industrie erstattet werden, damit die Kosten für neue Module das Recycling der alten decken können“, sagt Dr. Corkish, Chief Operating Officer des Australian Centre for Advanced Photovoltaics.

„Der Nachteil liegt jedoch in der langen Lebensdauer von PV-Modulen. Da sie bis zu 30 Jahre halten, waren die Unternehmen, die derzeit auf dem Markt tätig sind, nicht unbedingt diejenigen, die heute die älteren Module auf Dächern herstellen.“

„Aber das Fazit ist, dass ausgediente PV-Anlagen ein künftiges Umweltproblem darstellen werden, wenn wir uns nicht jetzt darum kümmern.“

Bei neueren PV-Systemmodellen können Hausbesitzer die Energieabgabe über ein Online-System oder eine mobile App verfolgen und vergleichen. Dr. Corkish sagt jedoch, dass einige Häuser ihre Solaranlagen vorzeitig aufrüsten, lange bevor es nötig wäre.

„Während das Potenzial für die Wiederverwendung von PV-Modulen enorm ist, führt der Mangel an erschwinglichen Tests, um sicherzustellen, dass die Module weiterhin den elektrischen Sicherheitsstandards entsprechen, dazu, dass viele Module auf Mülldeponien landen“, sagt er.

„Manchmal sind die Rückseitenfolien das Erste, was weg ist, aber manchmal können sie repariert oder ersetzt werden. Wenn die Dioden ausfallen, können sie auch ersetzt werden.“

„Manchmal haben Panels ihre volle Lebensdauer noch nicht erreicht, und wir wollen nicht, dass das verloren geht.“

In Australien ist das Solar-PV-System kein Unbekannter. Professor Martin Green von UNSW Engineering ist ein weltweit anerkannter Experte, der die Entwicklung der marktbeherrschenden PERC-Technologie leitet, die die Qualität sowohl der Ober- als auch der Rückseite von Standard-Siliziumsolarzellen verbessert hat.

Dr. Deng erkennt an, dass das Recycling von PV-Modulen in Australien noch in den Kinderschuhen steckt und nur eine Handvoll Recyclinganlagen im Land verfügbar sind. Sie sagt, man könne viel von Ländern in Europa lernen, die bei der Bewältigung des Problems weit vorne seien.

Frühe Anwender von kleinen PV-Dachanlagen wie Deutschland und die Niederlande haben viel dringlicher gehandelt, um praktikable Technologien für das Recycling älterer PV-Module zu finden, die sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähern.

„Länder in Europa haben Prototypen für Trenntechnologien gebaut und verfügen über mehrere Pilotlinien, um die Machbarkeit zu testen. Aber am wichtigsten ist, dass sie die Motivation haben, dies zu tun“, sagt sie.

„In Australien warten wir immer noch auf die Müllbombe, die vorhergesagt wird, wenn all diese PV-Module das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, daher besteht für lokale Unternehmen weniger Anreiz, in die Technologie zu investieren.“

„Irgendwann wird es nicht mehr genügend Deponien geben, um PV-Module zu entsorgen – und auch nicht mehr genügend Ressourcen, um sie zu bauen. Daher ist es zwingend erforderlich, dass wir jetzt eine nachhaltige Lösung finden, um sie zu recyceln.“