Neues Recyclingverfahren für Photovoltaik-Module
Eine wachsende Anzahl von Kinos in Deutschland setzt auf die Installation von Photovoltaik-Anlagen, um selbst erzeugten Solarstrom vom Dach nutzen zu können. Dank Unterstützung der FFA und der BKM ist es vielen Kinobetreiber*innen ermöglicht worden, sich in Zeiten steigender Energiekosten resilienter für die Zukunft aufzustellen. Während die Amortisation von PV-Anlagen binnen weniger Jahre erfolgt, erstreckt sich ihre Lebensdauer über 20 bis 30 Jahre. Wenn bei Solar-Modulen das Ende des Produktlebenszyklus erreicht ist, gelten diese als Elektroschrott und müssen gemäß der WEEE-Richtlinie 2012/19/EU (Waste of Electrical and Electronic Equipment) recycelt werden. In Deutschland erfolgt die Umsetzung im Rahmen des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes (ElektroG) durch die Stiftung EAR ( Elektro-Altgeräten), welche die Abholung auf den Wertstoffhöfen koordiniert.
Auf den Solardächern in Deutschland ist insgesamt eine Leistung von mehr als 60 GWp installiert. Die mehr als fünf Millionen Tonnen verbauten Solar-Module bergen ein riesiges Rohstofflager in sich. Dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP zufolge sind darin insgesamt über 3,5 Mio. t hochtransparentes eisenarmes Flachglas, 600.000 t Aluminium aus den Rahmen, 150.000 t Silizium, 25.000 t Kupfer und 1.800 t Silber enthalten. Der Wert der gesamten Rohstoffe beläuft sich auf über 4 Mrd. Euro.
Für das Recycling sieht die EU-Gesetzgebung eine Quote von 80 Prozent des Modulgewichts vor, die bereits mit Aluminium und Glas erfüllt wird. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat die Firma Reiling PV Recycling ein neues Verfahren entwickelt, mit dem sich auch Silizium und Silber wieder in den Rohstoffkreislauf zurückführen lassen. Da die Gewinnung von Silizium aus Quarzsand in Schmelz-Reduktionsöfen bei Temperaturen von rund 2.300 Grad Celsius erfolgt, besitzt es einen entsprechend hohen CO2-Fußabdruck. Das aus Altmodulen zurückgewonnene Silizium kann für die Herstellung neuer Kristalle eingesetzt und zu Wafern für neue Solarzellen verarbeitet werden, was bereits im Labormaßstab funktioniert.
Der entwickelte Recyclingprozess wird im industriellen Maßstab in der Praxis umgesetzt. Im Kompetenzzentrum für PV-Recycling der Firma Reiling in Münster werden ausgediente siliziumbasierte Photovoltaik-Module einer umfassenden Prüfung unterzogen, ob sie zur Wiederverwendung geeignet sind oder dem Recycling zugeführt werden sollten. Die unbeschadeten Module werden in mehreren Schritten auf verschiedene Parameter wie ihre verbliebene Modulleistung, Elektrolumineszenz und elektrische Sicherheit getestet. Altmodule, die nicht mehr als Second-Life-Module einsetzbar sind, kommen in den Schredder. In einem mehrstufigen Prozess werden die enthaltenen Materialien in ihre Bestandteile zerlegt, sortenrein getrennt und gesiebt.
Zu den Endprodukten, die aus den Sekundärrohstoffen gewonnenen werden, gehören grob- und feinkörniges Glas, Aluminium, Silizium, verzinntes Kupfer sowie Kabel und Folien. „Ein siliziumbasiertes kristallines Photovoltaik-Modul enthält in der Regel bis zu 3-5 Prozent des Halbleitermetalls Silizium“, erläutert Tom Reiling, Geschäftsführer des Unternehmens Reiling PV Recycling. „Wir haben auch damit begonnen, das Silber aus der Metallisierung der Zellen zurückzugewinnen.“ Durch den Einsatz eines chemischen Prozesses ist es zudem gelungen, eine hohe Qualität mit recyceltem PV-Glas zu erreichen. Dadurch dient dies nicht mehr nur als Substitutionsgut für Primärrohstoffe in der Baustoffindustrie, sondern kann erneut in hochwertigen Schmelzanwendungen der Glasindustrie eingesetzt werden.
Die Voraussetzung für das Recycling stellt die Sammlung and Abgabe der ausgedienten PV-Module dar. Die Demontage der Module muss selbst vorgenommen werden. Die Entsorgung alter PV-Module ist für Verbraucher und Installationsbetriebe kostenlos und wird über eine Abgabe der Hersteller an die Stiftung EAR finanziert. Haushaltsübliche Mengen von PV-Modulen können über einen Wertstoffhof oder eine kommunale Sammelstelle entsorgt werden, welche das Einsammeln der Module und den Transport zu den Recyclingbetrieben übernimmt.
Die Abholung einer größeren Anzahl von zu entsorgenden PV-Modulen ist kostenpflichtig und kann direkt bei Recyclingunternehmen wie Reiling PV Recycling in Auftrag gegeben werden. Aufgrund des PV-Booms in den letzten Jahren wird in Deutschland bis 2050 ein Entsorgungsvolumen von mehreren Millionen Tonnen erwartet. Die Internationale Organisation für Erneuerbare Energien (IRENA) schätzt, dass bis 2050 weltweit über 60 Millionen Tonnen anfallen.
