Wie werden alte oder kaputte PV-Module recycelt? (Foto generiert mit der KI DALL-E)
Wissenswert

Wie werden Photovoltaik-Module recycelt?

Im Zuge der weltweiten Energiewende spielt die Nutzung von Solarenergie eine entscheidende Rolle. Millionen von Photovoltaik-Modulen werden installiert, um einein immer größeten Anteil des globalen Energiebedarf nachhaltig zu decken. Doch was geschieht mit diesen Modulen, wenn sie nach etwa 20 bis 30 Jahren Lebensdauer ihr „Ende“ erreicht haben? Dies ist eine zentrale Frage, die hier beleuchtet wird.

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Der Hintergrund dieser Fragestellung ist klar: PV-Module enthalten wertvolle Rohstoffe, die nach dem Ende ihrer Nutzungsdauer nicht einfach als Elektroschrott enden sollten. Die Herausforderung liegt darin, effiziente und umweltfreundliche Recyclingverfahren zu entwickeln und anzuwenden. Laut aktuellen Erhebnungen werden allein in Deutschland derzeit bereits jährlich etwa 10.000 Tonnen ausgedienter PV-Module auf Wertstoffhögenh und Recyclingsammelstellen angeliefert. Weltweit nimmt diese Menge gigantische Ausmaße an. Die mit abstand meisten „Alt-PV-Module“ fallen derzeit in China, USA, Japan und Indien an.

Photovoltaik-Module enthalten wertvolle Rohstoffe

Wir fragen uns: Wie steht es um die aktuellen Technologien und Methoden des Photovoltaik-Recyclings? Wie werden die Rohstoffe aus alten Solarmodulen von einander getrennt und dann sinnvoll zurückgewonnen und wiederverwertet? Welche gesetzlichen Vorgaben gibt es, und welche Herausforderungen müssen noch gemeistert werden, um das Recycling von Solarmodulen effektiver und umweltfreundlicher zu gestalten? Bislang werden die Siliziummodule von den Glasplatten oder Abdeckfolien und den Modulrahmen aus Aluminium oder Blech getrennt und dann deponiert oder verbrannt. Doch eine stoffliche Wiederverwertung ist viel sinnvoller. Wie kann diese gelingen?

Photovoltaik-Module einfach weiter verwenden

Zum einen kann man noch funktionstüchtoge Module, die beispielsweise im Rahmen eines Repowerings eines Solarparks oder eine kleineren Anlage anfallen, einfach anderweitig weiter zur Stromproduktion benutzen. Nur weil ein Modul beim Repowering durch ein moderneres, leiustungsstärkeres Modul ersetzt wird, muss man es nicht gleich verschrotten. Selbst wenn ein Modul nach 20 oder 30 Jahren nur noch 80% seiner Ursprungsleistung bringt, es produziert immer noch Strom!

Recyclingverfahren für alte Photovoltaik-Module

Und dort, wo Photovoltaik-Module so nicht mehr verwendbar sind, beispielsweise, weil sie durch Hagel zerstört wurde oder weil vielleicht mehr Alt-Module anfallen, als weiter verwertet werden können, wäre es eine Verschwendung, diese zu zerlegen und endgültig zu entsorgen oder in einem Müllheizkraftwerk „Thermisch zu vewerten“. Die Recyclingverfahren für Photovoltaik-Module haben sich in den letzten Jahren deutlich weiterentwickelt. Einige innovative Ansätze und Technologien sind besonders hervorzuheben:

  1. Flaxres-Verfahren: Dieses in Dresden entwickelte Verfahren nutzt einen hochintensiven Lichtblitz, um die Verbundwerkstoffe von Solarmodulen zu trennen. Durch die kurzzeitige Erwärmung brechen die Grenzschichten zwischen Siliziumwafer und EVA-Folie auf, was zu sehr reinen Fraktionen der einzelnen Materialien führt​​. Das Flaxres-Verfahren ist ein innovatives Verfahren, das sich durch eine hohe Effizienz und Umweltfreundlichkeit auszeichnet. Der Lichtblitz erzeugt eine sehr kurze und intensive Wärmestrahlung, die die Grenzschichten zwischen den Verbundwerkstoffen der Solarmodule aufbricht. Dadurch können die einzelnen Materialien sehr rein voneinander getrennt werden. Das Verfahren ist noch in der Entwicklung, aber es hat das Potenzial, zu einem Standardverfahren im PV-Modul-Recycling zu werden.
  2. Rosi-Technologie: Das französische Unternehmen Rosi nutzt ein Pyrolyse-Verfahren, gefolgt von einem milden chemischen Prozess, um Silizium aus alten Solarmodulen zurückzugewinnen. Rosi konzentriert sich zudem darauf, die bei der Herstellung von Wafers entstehenden Siliziumspäne wiederzuverwerten, die potenziell auch für die Batterieherstellung verwendet werden können​​. Die Rosi-Technologie basiert auf einem Pyrolyse-Verfahren, bei dem die Solarmodule bei hohen Temperaturen ohne Sauerstoff zersetzt werden. Dadurch werden die einzelnen Materialien in ihre Grundbestandteile aufgespalten. Das Verfahren ist bereits in industriellem Maßstab erprobt und wird von mehreren Unternehmen eingesetzt.
  3. LuxChemtech-Methode: Diese Methode basiert auf einem Wasserstrahlverfahren für kristalline Module, bei dem über einen Hochdruckwasserstrahl die Modulschichten voneinander getrennt werden. Bei Dünnschichtmodulen werden die Halbleiterschichten durch ein optisches Verfahren und anschließend chemisch abgelöst. Metalle werden in der Regel elektrochemisch zurückgewonnen​​. Die LuxChemtech-Methode ist ein Verfahren, das für beide Arten von Solarmodulen (kristalline und Dünnschichtmodule) geeignet ist. Bei kristallinen Modulen wird ein Hochdruckwasserstrahl verwendet, um die einzelnen Schichten voneinander zu trennen. Bei Dünnschichtmodulen werden die Halbleiterschichten durch ein optisches Verfahren und anschließend chemisch abgelöst. Die Metalle werden in der Regel elektrochemisch zurückgewonnen. Das Verfahren ist bereits in industriellem Maßstab erprobt und wird von mehreren Unternehmen eingesetzt.
  4. Solar Materials-Verfahren: Das Magdeburger Start-up Solar Materials hat sich auf das Recycling kristalliner Module spezialisiert, mit dem Ziel, alle Rohstoffe aus den Modulen in automatisierten Prozessen zurückzugewinnen​​. Das Solar Materials-Verfahren ist ein Verfahren, das sich auf das Recycling kristalliner Module spezialisiert hat. Ziel des Verfahrens ist es, alle Rohstoffe aus den Modulen in automatisierten Prozessen zurückzugewinnen. Das Verfahren ist noch in der Entwicklung, aber es hat das Potenzial, zu einem effizienten und kostengünstigen Verfahren für das Recycling kristalliner PV-Module zu werden.

Die gesetzlichen Vorgaben zum Recycling vob Photovoltaik-Modulen

Die Europäische Union hat mit der WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment) eine maßgebliche Regelung etabliert, die sich mit dem Recycling von Elektroschrott befasst. Ein spezielles Augenmerk liegt dabei auf der Wiederverwertung von Photovoltaik-Modulen, einem zunehmend bedeutenden Bestandteil des Elektronikschrotts aufgrund des Booms erneuerbarer Energien. Die Richtlinie schreibt vor, dass mindestens 85 Prozent der auf dem Markt verkauften Photovoltaik-Module am Ende ihrer Lebensdauer eingesammelt werden müssen.

Darüber hinaus verlangt sie, dass insgesamt 80 Prozent dieser eingesammelten Photovoltaik-Module einem Recyclingprozess zugeführt werden, um wertvolle Materialien zurückzugewinnen und die Umweltbelastung zu minimieren. Um dies zu ermöglichen, fördert die Richtlinie die Einrichtung eines flächendeckenden Netzes von Sammelstellen, an denen sowohl Privathaushalte als auch Unternehmen ihre ausgedienten Photovoltaik-Module und anderen Elektroschrott abgeben können. Durch diese Maßnahmen soll die Nachhaltigkeit innerhalb der EU gestärkt und ein verantwortungsvoller Umgang mit Rohstoffen und Elektrogeräten gefördert werden.

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Zukünftige Entwicklungen

In den kommenden Jahren steht die Solarindustrie vor einer bedeutenden Herausforderung: Eine Welle alternder Photovoltaik-Module nähert sich dem Ende ihrer Nutzungsdauer. Diese Entwicklung erfordert eine verstärkte Aufmerksamkeit für das Recycling und die Wiederverwertung von Solarmodulen, um sowohl ökologische als auch ökonomische Nachhaltigkeit zu gewährleisten. In Erwartung dieses Bedarfs treiben Forscher und Unternehmen kontinuierlich Innovationen und Verbesserungen der Recyclingprozesse voran. Neue Technologien und Methoden werden entwickelt, um die Extraktion wertvoller Materialien, wie Silizium und seltene Metalle, effizienter zu gestalten und gleichzeitig die Umweltbelastung zu minimieren. Diese Fortschritte sind entscheidend, um mit dem anstehenden Anstieg des Recyclingvolumens Schritt zu halten und sicherzustellen, dass die Solarindustrie ihren Beitrag zu einer nachhaltigen, kreislauforientierten Wirtschaft leistet.

Verantwortungsvolle Entsorgung und Wiederverwertung

In Deutschland zeigt sich das Engagement für Umweltschutz und Nachhaltigkeit auch in der Solarindustrie. Die gesetzlichen Bestimmungen verlangen von den Herstellern von Solarmodulen, eine verantwortungsvolle Entsorgung und Wiederverwertung sicherzustellen. Konkret bedeutet dies, dass die Unternehmen verpflichtet sind, ausgediente Solarmodule ohne zusätzliche Kosten für den Endverbraucher zurückzunehmen.

Diese Vorschrift trägt dazu bei, dass die Abfallmengen reduziert und wertvolle Rohstoffe im Kreislauf gehalten werden. Zudem ist festgelegt, dass bei dem Recyclingprozess eine Quote von mindestens 80 Prozent erreicht werden muss. Diese hohe Recyclingquote gewährleistet, dass ein Großteil der Materialien aus den alten Photovoltaik-Modulen wiedergewonnen und für die Herstellung neuer Produkte verwendet werden kann, was sowohl Ressourceneffizienz als auch ökologische Nachhaltigkeit fördert. Solche Maßnahmen sind entscheidend, um die Umweltbelastung der Solarenergiebranche zu minimieren und die Energiewende in Deutschland weiterhin umweltfreundlich zu gestalten.

Schlussbetrachtung

Zum Abschluss unseres Blogartikels über das Recycling von Photovoltaik-Modulen lässt sich festhalten, dass die Wiederverwertung von ausgedienten Solarmodulen eine wesentliche Rolle in der nachhaltigen Gestaltung unserer Energiezukunft spielt. Die Herausforderung, Millionen von Tonnen an Solarmodulen, die weltweit das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, umweltfreundlich und effizient zu recyceln, ist zwar gewaltig, aber nicht unüberwindbar.

Die fortschrittlichen Recyclingmethoden und Technologien, die wir betrachtet haben, zeigen deutlich, dass in der Branche erhebliche Anstrengungen unternommen werden, um die wertvollen Rohstoffe in den Photovoltaik-Modulen zurückzugewinnen und wiederzuverwerten. Von innovativen Verfahren wie dem Lichtblitz-Verfahren von Flaxres bis hin zu den hochmodernen Pyrolyse-Techniken von Unternehmen wie Rosi und den mechanischen Trennmethoden von Solar Materials – die Entwicklung im Bereich des PV-Recyclings ist vielversprechend.

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Es ist jedoch klar, dass neben den technologischen Herausforderungen auch gesetzliche Rahmenbedingungen und Anreize geschaffen werden müssen, um das Recycling von Solarmodulen weiter voranzutreiben. Die Einhaltung der WEEE-Richtlinien und die Förderung von Forschung und Entwicklung in diesem Bereich sind entscheidende Schritte, um die Kreislaufwirtschaft in der Solarindustrie zu stärken.

Abschließend lässt sich sagen, dass die Notwendigkeit, eine nachhaltige Lösung für das Recycling von Photovoltaikmodulen zu finden, nicht nur eine technische oder wirtschaftliche, sondern auch eine ökologische Verpflichtung ist. Durch die Weiterentwicklung von Recyclingverfahren und die Schaffung eines effektiven gesetzlichen Rahmens können wir sicherstellen, dass die Vorteile der Solarenergie nicht durch die Nachteile ihrer Entsorgung zunichtegemacht werden. Letztendlich ist das Ziel, eine vollständig nachhaltige und umweltfreundliche Energiezukunft zu schaffen, in der Solarenergie eine Schlüsselrolle spielt.