Projekt „ReSi-Norm“
Bis 2030 rechnet die International Renewable Energy Agency IRENA mit 2.840 Gigawatt an installierter Kapazität für Solarenergie. Einer Untersuchung des Fraunhofer ISE zufolge sind in Deutschland (Ende 2020) circa 54 GW bereits installiert – das entspricht zwei Millionen Anlagen. Auch wenn ihre Lebenszeit recht lang ist und sie bis zu 30 Jahre in Betrieb bleiben, müssen sie irgendwann entsorgt und im besten Fall recycelt werden. Dafür wird laut einer Medienmitteilung vom 19.05.2021 unter Federführung der Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS ein ganzheitlicher Ansatz für das Solarmodulrecycling realisiert, der alle Faktoren zur Normung entlang des gesamten Wertstoffkreislaufs abdeckt.
PV-Modul (1984) – SIEMENS-Interatom, voll funktionsfähig – Foto © Gerhard Hofmann für Solarify
Projekt ReSi-Norm soll Recycling von Solarzellen vereinheitlichen und verbessern
Bereits heute sind verschiedene, mehr oder weniger effiziente Verfahren und Konzepte zum Recycling von ausgedienten PV-Modulen im Einsatz. Um diese zu beurteilen, fehlt es jedoch an Standardisierung und Normung von Recyclingprozessen für PV-Module, damit das volle Potenzial des Recyclings ausgeschöpft werden kann. Diesem Ziel hat sich nun das Projekt „Standardisierung und Normung von Recyclingprozessen für Siliziumsolarmodule – ReSi-Norm“ angenommen. Unter Federführung der Fraunhofer IWKS und gemeinsam mit VDE/DKE und Hensel Recycling GmbH sollen durch die Erarbeitung von Normungsvorschlägen die Normungsabläufe auf nationaler und europäischer Ebene unterstützt werden.
Wie können PV-Module besser recycelt werden?
Die Rücknahme und das Recycling alter PV-Module waren in Deutschland über einen langen Zeitraum kaum gesetzlich geregelt, unter anderem durch die hohe Lebensdauer und die daraus bedingten noch geringen Rücklaufmengen. Im Zuge der Energiewende sind Photovoltaik-Module einige der wichtigsten Energiewandler zu Solarstrom der natürlichen und quasi unbegrenzt verfügbaren Energiequelle Sonneneinstrahlung. Damit einher geht der Bedarf an hochwertigen Gläsern und kritischen Ressourcen wie Halbleitermaterialien und Edelmetallen. In Europa, und im Besonderen Deutschland, sind die Rohstoffe zur Herstellung der Materialien nicht ausreichend verfügbar. Daher besteht eine Abhängigkeit von unsicheren Lieferketten, Preisen, Verfügbarkeiten und geopolitischen Einflussfaktoren.
In diesem Zusammenhang gewinnt das Recycling von PV-Modulen nicht nur ökologisch, sondern auch ökonomisch an Bedeutung. Mit Inkrafttreten der EU-Richtlinie 2012/19/EU „Waste of Electrical and Electronic Equipment“ (WEEE2) 2012 und des Elektrogesetzes (ElektroG2) 2015 stieg ebenfalls der regulatorische Druck. Seit der neuesten Änderung der WEEE2-Richtlinie 2018 müssen zudem 85 % der verkauften PV-Module gesammelt und zu 80 % recycelt werden. Insgesamt können nach Expertenschätzungen bis zu 95 % der in einem Solarmodul verbauten Materialien wiederverwertet werden.
Mit der jüngsten Anpassung des ElektroG2 im Dezember 2020 wurden die Behandlungsanforderungen an Photovoltaikmodule weiter konkretisiert. So müssen PV-Module im Recycling nach Typ (siliziumbasierte und nicht-siliziumbasierte) getrennt behandelt werden sowie eine Entfrachtung der gewonnenen Fraktionen von Blei, Selen und Cadmium innerhalb spezifischer Grenzwerte durchgeführt werden. Dies ist ein wichtiger erster Schritt in Richtung Mindestqualitätsanforderungen und Ressourcenschonung im Recycling von PV-Modulen. In der Praxis geht dies allerdings nicht weit genug: So wird weder das PV-Frontglas noch das Silizium-Halbleitermaterial flächendeckend einem Recyclingprozess zugeführt. Dies soll in ReSi-Norm richtungsweisend für alle zukünftigen Verfahren evaluiert und umgesetzt werden.
Neue Forschungsergebnisse und bestehendes Industrie-Wissen vereinen
Mechanische, thermische und chemische Recyclingverfahren für PV-Module werden seit über 15 Jahren erforscht. Mit modernen Recyclingverfahren ist es heute theoretisch möglich, Altmodule so zu recyceln, dass die Wertstoffe annähernd vollständig wieder einem Produktionsverfahren als Sekundärrohstoffe zugeführt werden können. Doch wenn im nächsten Jahrzehnt größere Stückzahlen zur Wiederverwertung anstehen, müssen diese Verfahren gerade im Hinblick auf Effizienz und Ressourcenschonung kontinuierlich verbessert werden. Ebenfalls muss eine Vergleichbarkeit der Verfahren hergestellt werden, um ihre Effizienz bewerten zu können.
Ausgehend vom Stand der Forschung und den betrieblichen Anwendungen wollen die Projektparteien von ReSi-Norm daher gemeinsam neue Standards für das Recycling von PV-Modulen setzen und dazu State-of-the-Art-Prozesse und Forschungsergebnisse betrachten. Besondere Berücksichtigung finden dabei bereits vorliegende Ergebnisse und Erkenntnisse aus aktuellen nationalen oder europäischen Programmen und Entwicklungsaktivitäten. So sollen innerhalb des ReSi-Norm-Projekts eine standardisierte Vorgehensweise und Normen für Sammelquoten und realistische Recyclingquoten für das gesamte Wertstoffpaket eines PV-Moduls entwickelt und implementiert werden.
Forschungsverbund:
- Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
- VDE Renewables GmbH
- DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik
- Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE
- Hensel Recycling GmbH
->Quelle: iwks.fraunhofer.de/projekt-resinorm