Die Energiewirtschaft befindet sich in einem radikalen Wandel, und der allmähliche Übergang 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 photovoltaische (PV) Solarpaneele. 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? In der folgenden Infografik erfahren Sie mehr über ihren Weg durch den Recyclingprozess:
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Die Lebensdauer von Solarpanels
Wie lange halten Solarpanels? Eine Frage, die sich die meisten Menschen stellen, wenn sie über Solarmodule nachdenken. Studien zufolge liegt die Lebenserwartung von Solarmodulen bei etwa 30 Jahren, bevor sie außer Betrieb genommen werden müssen.
Während der Lebensdauer von Photovoltaikmodulen kann es zu einem Rückgang der Stromkapazität um 20 Prozent kommen. 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 in Wirklichkeit nur um 6 bis 8 Prozent abnimmt. Die Lebensdauer von Solarmodulen kann also viel länger sein als offiziell angegeben. Qualitativ hochwertige Solarmodule können sogar 30 bis 40 Jahre halten und danach immer noch funktionstüchtig sein, wenn auch mit abnehmendem Wirkungsgrad.
Entsorgung von Solarmodulen
Aus rechtlicher Sicht fällt der Abfall von Solarmodulen immer noch 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 somit durch diese Richtlinie geregelt, zusätzlich zu anderen rechtlichen Rahmenbedingungen.
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. So entstanden Technologien zum Recycling von Solarzellen.
Die Hersteller von Solarzellen arbeiteten mit staatlichen Institutionen zusammen und haben einige Möglichkeiten entwickelt, um Solarabfälle zu vermeiden.
Abfälle von Solarzellen
Wenn keine Recyclingverfahren eingeführt würden, würden bis zum Jahr 2050 60 Millionen Tonnen von Solarzellenabfällen auf Mülldeponien landen; da alle Solarzellen eine bestimmte Menge an giftigen Substanzen enthalten, wäre das wirklich eine nicht sehr nachhaltige Art der Energiegewinnung.
In der folgenden interaktiven Karte können Sie nachsehen, welche Länder die meisten Abfälle von Solarmodulen produzieren:
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Die landläufige Meinung, dass Solarmodule nicht recycelbar sind, ist also ein Mythos. Es handelt sich jedoch um einen 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 Komponenten von Solarmodulen zu erreichen. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass die Konstruktions- und Recyclingabteilungen eng zusammenarbeiten, damit die Wiederverwertbarkeit durch aufmerksame Ökodesigns gewährleistet ist.
Recyclingverfahren für Solarmodule
Es gibt zwei Haupttypen von Solarmodulen, die unterschiedliche Recyclingverfahren erfordern. Beide Arten – Silizium- und Dünnschichtmodule – können mit unterschiedlichen industriellen Verfahren recycelt werden. Gegenwärtig sind Paneele auf Siliziumbasis am weitesten verbreitet, was jedoch nicht bedeutet, dass die Materialien von Dünnschichtzellen nicht von großem Wert wären.
Forschungsstudien, die zum Thema Recycling von Solarmodulen durchgeführt wurden, 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-Modulen 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 einkapselnde Kunststoff und die Siliziumzellen sind bereit für die Weiterverarbeitung. Die unterstützende Technologie stellt sicher, dass nicht einmal dieser Kunststoff verschwendet wird, da er als Wärmequelle für die weitere thermische Verarbeitung wiederverwendet wird.
Nach der thermischen Behandlung wird die grüne Hardware physisch getrennt. 80 % davon können ohne weiteres wiederverwendet werden, der Rest wird weiter veredelt. Siliziumpartikel – sogenannte Wafer – werden mit Säure weggeätzt. Zerbrochene Wafer werden geschmolzen, um für die Herstellung neuer Siliziummodule verwendet zu werden, was zu einer Recyclingrate von 85 % des Siliziummaterials führt.
Recycling von Solarmodulen auf Dünnschichtbasis
Im Vergleich dazu werden Module auf Dünnschichtbasis drastischer verarbeitet. Im ersten Schritt werden sie in einen Shredder gegeben. Danach sorgt eine Hammermühle dafür, dass alle Partikel nicht größer als 4-5 mm sind. Das ist die Größe, bei der die Laminierung, die die Innenmaterialien zusammenhält, bricht und daher 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 Wesentlichen die festen Teile in einem Rohr rotieren lässt, während die Flüssigkeit in einen Behälter tropft.
Die Flüssigkeiten durchlaufen einen Fällungs- und Entwässerungsprozess, um ihre Reinheit zu gewährleisten. Die resultierende Substanz durchläuft eine Metallverarbeitung, um die verschiedenen Halbleitermaterialien vollständig zu trennen. Der letzte Schritt hängt von der bei der Herstellung der Platten verwendeten Technologie ab; im Durchschnitt werden jedoch 95 % des Halbleitermaterials wiederverwendet.
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. Zurück bleibt reines Glas, wobei 90 % der Glaselemente für eine einfache Wiederaufbereitung erhalten bleiben.
Die zukünftigen Vorteile der solaren Abfallwirtschaft
Nachdem 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 zu bewältigen, die in naher Zukunft entsorgt werden. Sobald dies der Fall ist, werden wir Zeugen mehrerer positiver Faktoren und neuer Möglichkeiten in der Wirtschaft.
Das PV-Recycling wird nicht nur mehr grüne Arbeitsplätze schaffen, sondern bis 2050 auch einen Wert von etwa 11 Milliarden Pfund wiederherstellen. 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 Energie erzeugt werden können.
Dank der ständigen Preissenkungen für Solarenergie entscheiden sich immer mehr Haushalte und Unternehmen für die Investition in Solarstromanlagen. Infolgedessen werden noch mehr wirtschaftliche Möglichkeiten im Solarzellen-Recycling-Sektor entstehen.