Was geschieht mit PV-Anlagen nachdem sie ausgedient haben oder ihr Wirkungsgrad stark gesunken ist? Hier erfahren Sie alles zum relevanten Thema des Recyclings von Photovoltaikanlagen in Deutschland.
Eine PV-Anlage hat, je nach Modulen und Herstellern, eine Garantie von 25 bis 30 Jahren. Diesen Zeitraum beschreibt man als First Life des Solar-Moduls. In dieser Zeit muss die Anlage durch Schmutz, Regen, Sturm und Schnee so einiges aushalten, was die Lebensdauer der PV-Anlage beeinflusst. Über die Jahre kann sich der Zustand einer Photovoltaikanlage somit abbauen und sich der Wirkungsgrad verschlechtern. Zu diesem Zeitpunkt ist das Recycling oder ein Second-Life-Nutzen für eine PV-Anlage eine Option.
Warum sollten Photovoltaik-Module recycelt werden?
Die Verwendung einer erneuerbaren Energie impliziert ebenfalls, dass die Entsorgung und die Weiterverwendung der Technik nachhaltig gestaltet sein sollte. Denn Solarenergie ist ein sehr wirksames Mittel zur Verringerung des Kohlenstoffausstoßes. Wie bei allen Technologien muss mit den unbeabsichtigten Abfällen oder Nebenprodukten umgegangen werden. Solarzellen sterben nicht ab, sondern produzieren mit der Zeit immer weniger Energie. Wenn die Zellen nicht mehr weniger als 60 % Energie produzieren, gelten sie als ausgedient. Die verwendeten Werkstoffe sind weiterhin wertvoll und für ein Recycling relevant:
- Silizium
- Metall
- Glas
- Aluminium
- Kunststoff
Inzwischen sehen wir, wie die ersten PV-Anlagen an das Ende Ihrer Nutzungsdauer kommen und die erlassenen Gesetze zur Entsorgung oder Weiterverwendung greifen. Da sich der „Solarmüll” jährlich erhöht – die Deutsche Umwelthilfe prognostiziert eine Millionen Tonnen Altmodule bis 2030 – wird das Thema des Recyclings und der Neuverwendung immer relevanter. Hier sind meist die Solar-Produzenten gefragt, die gemäß der europäischen WEEE-Richtlinie zur Rücknahme und Recycling der PV-Anlagen verpflichtet sind. Das Recycling von PV-Anlagen ist der umweltfreundliche Umgang, da die Anlagen sonst als Elektroschrott auf der Müllhalde landen würden und weitere Umweltschäden verursachen könnten.
Welche Bestandteile einer ausgemusterten Photovoltaikanlage sind umweltschädlich oder giftig? Die Siliziumscheiben von Standard-Solarmodulen sind in einer Schicht Ethylvinylacetat (EVA) eingekapselt, welche den Silizium-Wafer schützt. Wenn die Module nicht ordnungsgemäß entsorgt und bestimmten Bedingungen ausgesetzt werden, kann es zu einer Auslaugung kommen. Mitunter sind auch Cadmium und Blei verbaut, die bei einem Austreten Schäden anrichten könnten. Unter normalen Betriebsbedingungen werden diese Materialien allerdings nicht freigesetzt. Daher ist es zentral, dass die PV-Module ordnungsgemäß und ohne Schäden installiert werden und während des Betriebs regelmäßigen Prüfungen unterliegen.
Wie entsorge ich eine Solaranlage?
Es ist essenziell, dass Solarmodule so lange wie möglich in Betrieb bleiben und nach ihrem Dienst ressourcenschonend recycelt werden. Dafür ist es nötig, dass sich die Hersteller einem flächendeckenden System für die Prüfung, Rücknahme, Wiederverwertung und das umweltschonende Recycling anschließen.
Die Entsorgung ausgedienter PV-Module ist kostenlos und kann bei lokalen Wertstoffhöfen vorgenommen werden, welche den Weitertransport zur Recycling-Anlage vornehmen. Sogar eine Abholung der alten Module ist je nach Hersteller oder Installateur möglich. Die Hersteller sind gesetzlich zu einer Rücknahme und dem Rücktransport zur Entsorgung der alten Geräte verpflichtet.
Wird ein Altgerät eingereicht, so unterläuft es eine sogenannte Erstbehandlung. In diesem Schritt wird das Gerät entweder zu einer Weiterverwendung vorbereitet oder es werden die schädlichen Stoffe entfernt. Je nach Beschaffenheit des Moduls werden die zu verwertenden Bestandteile anschließend entnommen und für das Recycling vorbereitet.
Die Recycling-Prozesse für PV-Anlagen
Landet eine ausgediente PV-Anlage im Recycling, so können, je nach Modulart, verschiedene Recycling-Prozesse angewendet werden, um die enthaltenen Wertstoffe in ihre Bestandteile zu trennen.
Thermisches Recycling von Solarmodulen
Beim thermischen Recycling werden chemische Behandlungen und Wärme eingesetzt, um ein Solarmodul zu delaminieren, seine chemischen Bestandteile zu trennen und das reine Silizium darin wiederzugewinnen. Die Forschung in diesem Bereich zeigt vielversprechende Ergebnisse, doch fehlt es noch an der Effizienz in großem Maßstab. Darüber hinaus stellen die Produktion und die notwendige Behandlung von potenziell schädlichen Gasen, die mit diesem Recyclingverfahren verbunden sind, noch immer eine Herausforderung für die kommerzielle Rentabilität des Verfahrens dar und erfordert die Entwicklung rentabler Business-Cases.
Mechanisches Recycling von Solarmodulen
Die einfachere Form des Recyclings von Solarmodulen ist das mechanische Recycling, bei dem das Solarmodul zerlegt und seine Bestandteile getrennt recycelt werden: Glas, Metall, Kupferkabel und Silizium-Solarmodule. In den Recycling-Anlagen werden diese verschiedenen Materialien zerkleinert und zu einem Material von sandähnlicher Konsistenz zermahlen. Anschließend wird das Material einem magnetischen Trennverfahren unterzogen, bei dem die enthaltenen Metalle entfernt und isoliert werden. Diese wertvollen Materialien können für die Herstellung von Glas, Straßenbelägen, Dämmstoffen und vielem mehr wiederverwendet werden. Wird eine PV-Anlage nicht recycelt, so ergeben sich aus den Bestandteilen, wie der Batterie, die sogenannten Second-Life-Nutzen.
Was sind Second-Life-Nutzen für PV-Anlagen?
Solarmodule oder ihre Lithium-Ionen-Batterien müssen also nicht mehr einfach auf der Mülldeponie landen, wenn sie ausgemustert werden. Ist ein Modul oder eine Batterie beschädigt und hat das Ende des First-Life-Zyklus erreicht? Dieses Modul kann immer noch einen Zweck erfüllen. Neben dem Recycling-Prozess könnte es als Ersatzmodul oder die Batterie als Stromspeicher für kleinere Anforderungen verwendet werden.
So können die Batterien einer ausgemusterten PV-Anlage als Ersatz- oder Notspeicher für öffentliche Einrichtungen oder Wohnviertel dienen. Sie könnten so ihre Anwendung im Umgang mit dem Lastmanagement des Stromnetzes finden oder als Notstromversorgung in betroffenen Gebieten dienen. Auch als Kurzzeitspeicher in Kombination mit erneuerbaren Energien im Bereich Solar- und Windenergie kann eine ausgemusterte Batterie ihre weiteren Dienste leisten. So können sie ebenfalls eine Anwendung als privater Hausspeicher in Kombination mit Ihrer Photovoltaikanlage finden. Auch im industriellen Sektor finden sich Second-Life-Nutzen für die alten Batterien zum Betrieb verschiedener Transportfahrzeuge. Der kommerzielle Sektor profitiert von den wiederverwendeten Batterien ebenfalls im Bereich der Elektromobilität, zum Betrieb von kleinen E-Vehikeln, wie E-Scooter oder E-Bikes.
Recycling von Solarmodulen – Ein Ausblick
Durch die bestehenden Gesetze innerhalb der EU ist die Rücknahme und die Entsorgung von ausgemusterten PV-Modulen geregelt. Durch Initiativen, wie dem Zusammenschluss der europäischen Hersteller zum PV Cycle, ist der Weg für einen EU-weit genormten Umgang mit ausgedienten PV-Modulen geebnet. Nun sind die EU-Mitgliedsstaaten gefragt, wenn es um eine konsequente Umsetzung der PV-Entsorgungsziele geht. Denn die EU verlangt von jedem Mitgliedstaat einen Verantwortlichen für die rechtmäßige Entsorgung oder Wiederverwendung, definiert diese jedoch nicht genauer. Dieser Verantwortliche ist pro Land also nicht festgeschrieben und die Recycling-Verantwortung kann dem Hersteller, dem Importeur oder der Installationsfirma zufallen.
Mit der fortschreitenden gesetzlichen Definition des PV-Recyclings, werden die Ansprüche an die verwendete Recycling-Technik steigen. Die thermischen und mechanischen Verwertungsprozesse werden durch das steigende Volumen an PV-Modulen und Bestandteilen eine Weiterentwicklung erleben. Die verfügbaren Kapazitäten für das Recycling werden steigen müssen, was auf ein schnelleres Fortschreiten der Entwicklung und nötigen Geschäftsmodelle des Photovoltaik-Anlagen-Recyclings hoffen lässt.
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