Solarmodul-Recycling, Lebensdauer von etwa 30 Jahren, Chancen für gutes Recycling.

Die Energiewirtschaft befindet sich im Umbruch, und der allmähliche Wandel hin zu erneuerbaren Energiequellen ist mehr als offensichtlich. Doch nicht alles, was nachhaltig aussieht, bleibt es auch am Ende seines Lebenszyklus. Zumindest ist das die häufigste Sorge in Bezug auf Photovoltaik (PV)-Solarmodule. Sie sind eine nachhaltige Energiequelle, die nur von der Sonneneinstrahlung abhängt und in der Lage ist, Strom für unsere Häuser zu liefern. Doch was passiert mit den Solarmodulen, wenn sie nicht mehr effizient arbeiten?

Die Lebensdauer von Solarmodulen.

Wie lange halten Solarmodule? Studien zufolge liegt die Lebenserwartung von Solarmodulen bei etwa 30 Jahren, bevor sie außer Betrieb genommen werden. Während der Lebensdauer von Photovoltaikmodulen kann die Leistung um 20 % abnehmen. In den ersten 10 bis 12 Jahren beträgt der maximale Leistungsabfall 10 % und nach 25 Jahren 20 %. Diese Zahlen werden von den meisten Herstellern garantiert.

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass der Wirkungsgrad nach 25 Jahren lediglich um 6 bis 8 Prozent sinkt. Die Lebensdauer von Solarmodulen kann also viel länger sein als offiziell angegeben. Hochwertige PV-Paneele können sogar 30 bis 40 Jahre halten und danach immer noch funktionstüchtig sein, wenn auch mit abnehmendem Wirkungsgrad.

Photovoltaik Recycling in der Schweiz.

Entsorgung von Solarmodulen.

Aus rechtlicher Sicht fällt der Abfall von PV-Paneelen nach wie vor unter die allgemeine Abfallklassifizierung. Eine einzige Ausnahme besteht auf EU-Ebene, wo PV-Paneele in der WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment) als Elektroschrott definiert sind. Die Entsorgung von PV-Paneelen wird daher durch diese Richtlinie zusätzlich zu anderen rechtlichen Rahmenwerken geregelt.

Die Hersteller von Solarzellen sind gesetzlich verpflichtet, bestimmte gesetzliche Anforderungen und Recyclingstandards zu erfüllen, um sicherzustellen, dass Solarmodule nicht zu einer Belastung für die Umwelt werden. Zu diesem Zeitpunkt begannen Technologien für das Recycling von Solarzellen zu entstehen. Die Hersteller von Solarzellen arbeiteten mit staatlichen Institutionen zusammen und haben einige Möglichkeiten entwickelt, um Solarabfälle zu beseitigen.

Solarmodul-Abfall.

Ohne Recyclingverfahren würden bis zum Jahr 2050 60 Millionen Tonnen Solarmodule auf Mülldeponien landen. Da alle Solarzellen eine gewisse Menge an toxischen Substanzen enthalten, wäre das eine nicht gerade nachhaltige Art der Energiegewinnung.

Die landläufige Meinung, Solarmodule seien nicht recycelbar, ist daher ein Mythos. Es ist jedoch ein Prozess, der Zeit braucht, um auf breiter Basis umgesetzt zu werden, und der weitere Forschung erfordert, um sein volles Potenzial für ein angemessenes Recycling aller Solarmodulkomponenten zu erreichen. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Konstruktions- und Recyclingabteilungen eng zusammenarbeiten, damit die Recyclingfähigkeit durch umweltbewusstes Design gewährleistet ist.

Recycling-Verfahren für Solarmodule.

Es gibt zwei Haupttypen von Solarmodulen, die unterschiedliche Recyclingverfahren erfordern. Beide Arten - die auf Silizium und die auf Dünnschicht basierenden - können mit unterschiedlichen industriellen Verfahren recycelt werden. Gegenwärtig sind siliziumbasierte Paneele am weitesten verbreitet, was jedoch nicht bedeutet, dass die Materialien von Dünnschichtzellen keinen großen Wert hätten. Forschungsstudien zum Thema Recycling von Solarzellen haben zu zahlreichen Technologien geführt. Einige von ihnen erreichen sogar eine erstaunliche Recyclingeffizienz von 96 %, aber das Ziel ist, die Messlatte in Zukunft noch höher zu legen.

Recycling von Solarmodulen auf Siliziumbasis.

Der Recyclingprozess von PV-Paneelen auf Siliziumbasis beginnt mit der Demontage des eigentlichen Produkts, um Aluminium- und Glasteile zu trennen. Fast das gesamte Glas (95 %) kann wiederverwendet werden, während alle äußeren Metallteile für das erneute Formen von Zellrahmen verwendet werden. Die restlichen Materialien werden bei 500 °C in einer Wärmebehandlungsanlage behandelt, um die Verbindung zwischen den Zellenelementen zu lockern. Durch die extreme Hitze verdampft der verkapselnde Kunststoff und die Siliziumzellen sind bereit für die Weiterverarbeitung. Die unterstützende Technologie sorgt dafür, dass nicht einmal dieser Kunststoff verschwendet wird, sondern als Wärmequelle für die weitere thermische Verarbeitung wiederverwendet wird.

Nach der thermischen Behandlung wird die grüne Hardware physisch getrennt. 80 % davon können problemlos wiederverwendet werden, während der Rest weiter veredelt wird. Die Siliziumpartikel, die so genannten Wafer, werden mit Säure weggeätzt. Zerbrochene Wafer werden eingeschmolzen und für die Herstellung neuer Siliziummodule wiederverwendet, was zu einer Recyclingquote von 85 % des Siliziummaterials führt. 

Recycling von Solarmodulen auf Dünnschichtbasis.

Im Vergleich dazu werden Dünnschichtmodule drastischer verarbeitet. Im ersten Schritt werden sie in einen Schredder gegeben. Danach sorgt eine Hammermühle dafür, dass alle Partikel nicht größer als 4-5 mm sind. Dies ist die Größe, bei der die Laminierung, welche die inneren Materialien zusammenhält, bricht und somit entfernt werden kann. Im Gegensatz zu PV-Paneelen auf Siliziumbasis besteht die verbleibende Substanz sowohl aus festem als auch aus flüssigem Material. Um diese zu trennen, wird eine rotierende Schnecke verwendet, die im Grunde die festen Teile in einem Rohr rotieren lässt, während die Flüssigkeit in einen Behälter tropft.

Die Flüssigkeiten durchlaufen einen Fällungs- und Entwässerungsprozess, um die Reinheit zu gewährleisten. Die entstandene Substanz wird einer Metallverarbeitung unterzogen, um die verschiedenen Halbleitermaterialien vollständig zu trennen. Der letzte Schritt hängt von der Technologie ab, die bei der Herstellung der Platten verwendet wird; im Durchschnitt werden jedoch 95 % des Halbleitermaterials wiederverwendet.

Die Feststoffe werden mit so genannten Zwischenschichten verunreinigt, die eine geringere Masse haben und durch eine vibrierende Oberfläche entfernt werden können. Schließlich wird das Material gespült. Was zurückbleibt, ist reines Glas, wobei 90 % der Glaselemente für eine einfache Wiederaufbereitung erhalten bleiben.

Die zukünftigen Vorteile der solaren Abfallwirtschaft.

Da wir nun wissen, dass Solarmodule recycelt werden können, stellt sich die Frage, welche weiteren Vorteile dies für die Wirtschaft bringt - wenn überhaupt. Es liegt auf der Hand, dass eine geeignete Infrastruktur für das Recycling von Solarmodulen geschaffen werden muss, um die großen Mengen an PV-Modulen, die in naher Zukunft entsorgt werden, zu bewältigen. Sobald dies der Fall ist, werden wir Zeugen mehrerer positiver Faktoren und neuer Möglichkeiten für die Wirtschaft.

Das PV-Recycling wird nicht nur mehr grüne Arbeitsplätze schaffen, sondern bis 2050 auch einen Wert von ca. 11 bis 15 Milliarden Schweizer Franken wiedergewinnen. Dieser Zufluss wird es ermöglichen, 2 Milliarden neue Paneele zu produzieren, ohne dass in Rohstoffe investiert werden muss. Das bedeutet, dass allein durch die Wiederverwendung bereits verwendeter Materialien rund 630 GW an Energie erzeugt werden können.

Dank der ständig sinkenden Preise für Solarenergie entscheiden sich immer mehr Haushalte und Unternehmen für die Investition in Solaranlagen. Infolgedessen werden sich noch mehr wirtschaftliche Möglichkeiten im Bereich des Solarzellenrecyclings ergeben.