Recycling von Photovoltaik

12. März 2019

 

Mitte der 2020er Jahre geht die Lebensdauer der ersten Generation von Photovoltaik dem Ende zu. Die Herausforderung ist, die mehreren Millionen Tonnen Module fachgerecht zu entsorgen und zu recyclen. Bisher wurden die Komponenten als Elektroschrott oder Altglas entsorgt. Die Erforschung von nachhaltigeren Methoden steht im Mittelpunkt eines Konsortiums, darunter das steirische PCCL und die Montanuniversität Leoben. Das Modulglas ist zum Beispiel ein hochwertiges Produkt, welches zu wertvoll ist, um mit Flaschen- und Fensterglas vermischt zu werden. Hier soll ein gesonderter Recyclingprozess entwickelt werden, um altes PV-Glas komplett wiederzuverwenden. Die Forschungsergebnisse dienen auch dazu, um künftige PV-Module nachhaltiger zu gestalten.


 

Die Sonnenenergie gilt als erneuerbarer, klimaschonender und sauberer Träger der Energiewende. Hat das Solarsystem jedoch ausgedient oder ist defekt, stellt sich die Frage was damit passiert. Im österreichischen Leitprojekt „Sustainable Photovoltaics“ rückt das gezielte und nachhaltige Recyceln und Weiterentwickeln der Materialien in den Forschungsfokus.


Globales Thema
Photovoltaik Module haben eine Lebenserwartung von rund 25 bis 30 Jahren, manchmal auch länger. Aktuell erreichen viele Anlagen der ersten Generation langsam das Ende ihrer Leistungsspanne. Die Systeme bestehen aus vielen Bestandteilen wie Glas, Siliziumzellen, Silber, Kupfer, Plastik oder dem Aluminiumrahmen. Manche Inhaltsstoffe wie Blei oder Fluor sind dabei besonders umweltkritisch. Defekte oder ausgediente Module werden bisher in Recyclinganlagen mit allgemeinen Technologien aufbereitet und meist zerkleinert, Reststoffe landen häufig in Verbrennungsöfen. Ein fachgerechtes und auf die Solartechnik spezialisiertes Abfallentsorgungssystem zur optimalen Rohstoffverwertung existiert noch nicht. Es geht aber auch um wertvolle Rohstoffe, die in den Solaranlagen verbaut sind und durch ein gezieltes Recycling einem Wiederverwertungsprozess zugeführt werden können.


Recycling und Weiterentwicklung
Um die Öko- und Nachhaltigkeitsbilanz von Photovoltaikanlagen in Zukunft zu verbessern, wird bereits auf vielen Wegen geforscht und gearbeitet. Im gerade gestarteten österreichischen Leitprojekt „Nachhaltige Photovoltaik – PVRe²“ liegt der Fokus im nachhaltigen Recyceln, der Weiterentwicklung als auch dem Reparieren von defekten Photovoltaik Modulen.

Gesamtprojektleiter Dr. Gernot Oreski vom PCCL: Ziel ist es, zum einen den gesamten Recyclingprozess von PV Modulen zu optimieren, zum anderen aber auch die Recyclingfähigkeit der einzelnen Solarkomponenten zu erhöhen. Dazu wollen wir die chemischen, physikalischen und mechanischen Grundlagen für ein schichtweises Trennen der einzelnen Komponenten eines PV Moduls erforschen. Um ein sortenreines Recycling zu ermöglichen, wollen wir geeignete Messsysteme entwickeln, die eine genaue Identifikation der Materialzusammensetzung einzelner Module erlauben und automatisiert ablaufen.“ Die Reinheit und Funktionalität der Materialien soll dabei bestmöglich erhalten werden, um sie wieder nutzen zu können – Stichwort Upcycling

Auch die Reparatur von beschädigten Modulen wird berücksichtigt. Lukas Neumaier Projektleiter des Forschungszentrums CTR Carinthian Tech Research: „Hier geht es vor allem um die Entwicklung geeigneter Reparatursysteme, die direkt an der Photovoltaik Anlage im Feld einfach und schnell durchgeführt werden können. Wir wollen möglichst früh und rasch erkennen, ob Abnützungserscheinungen an der Rückseitenabdeckung vorliegen. So können wir die Wahl der Reparaturmaßnahme verbessern und letztlich auch die Leistungs- und Nutzungsdauer eines Photovoltaik Modules verlängern.“


Recycelbare Solarsysteme

Die Nachhaltigkeit beginnt aber schon bei den Materialien und der Materialauswahl. Diesen Aspekt will das Forscherteam besonders berücksichtigen, indem es die Entwicklung von kostengünstigen, nachhaltigen PV Modulen durch ein recyclinggerechtes Design (z.B. leicht lösende Klebeverbindungen und thermoplastische Materialien) aber auch durch die Reduktion und Vermeidung von toxischen Materialien und Gefahrenstoffen (z.B. Blei) erzielen will. Der Einsatz innovativer Materialien mit hoher Zuverlässigkeit, Reparaturfähigkeit und Wiederverwertbarkeit soll durch die Forschungen forciert werden.

Das Forscherteam kann dazu auch auf erfolgreiche Ergebnisse vorangegangener Projekte zugreifen. So konnte man durch den Ansatz „Kleben statt Löten“ den Bleianteil von ca. 20 Gramm pro PV-Modul auf nahezu Null reduzieren. Erste bleifreie Solaranlagen sind von der Stadt Villach bereits im Einsatz und wurden mit dem Energy Globe Award 2017 in der Kategorie „Erde“ ausgezeichnet. Genutzt werden auch die Forschungsergebnisse zur Entwicklung klimaangepasster Photovoltaik. Hier wurden die Auswirkung von klimatischen Bedingungen auf Materialien, Komponenten, Zellverbindern und Rückseitenfolien analysiert und Verbesserungsmaßnahmen eingeleitet.

Lesen Sie HIER die Projektbeschreibung zu „PV ReR – Nachhaltige Photovoltaik“ auf der Website des PCCL.

 
 

Kontakt

Gernot Oreski
Polymer Competence Center Leoben
+43 3842 42962-51
gernot.oreski@pccl.at
http://www.pccl.at

 
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