Solarzellen-Recycling Auf der Jagd nach dem blauen Gold

Sie galten als Heilsbringer der Energiewende, jetzt werden Hunderttausende Tonnen der ersten Solarzellengeneration einfach verschrottet. Ein neues Verfahren soll helfen, die kostbaren Rohstoffe darin zurückzugewinnen.

Solardächer in Unna: Die Zellen zu recyclen, ist aufwendig und teuer
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Solardächer in Unna: Die Zellen zu recyclen, ist aufwendig und teuer

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Als Rot-Grün zur Jahrtausendwende das Erneuerbare-Energien-Gesetz einführt, erobern Solaranlagen die Dächer der Republik.

Nun, gut 20 Jahre später, kommen die Solarzellen der ersten Generation ans Ende ihrer Lebenszeit - und ihre Überreste werden sich schon bald zu stattlichen Elektroschrottbergen auftürmen.

Die Internationale Organisation für erneuerbare Energien, Irena, geht davon aus, dass bis 2025 in Deutschland knapp 100.000 Tonnen Solarschrott anfallen werden. Das entspricht fast fünf Millionen heutiger Standardmodule. Bis 2030 soll die Müllmenge gar auf rund 400.000 Tonnen wachsen.

Die Solaranlagen der ersten Generation erreichen in den nächsten Jahren das Ende ihrer Lebenszeit
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Die Solaranlagen der ersten Generation erreichen in den nächsten Jahren das Ende ihrer Lebenszeit

Wertvolle Metalle in die Müllverbrennung

Hinter der Glasfront und dem Rahmen aus Aluminium, die sich beide leicht recyclen lassen, steckt noch mehr in einem Modul: Die Solarzellen, ihr Herzstück, bestehen aus mehreren Hundert Gramm Silizium, dazu einigen Gramm Blei, Zink, Zinn und mitunter auch geringe Mengen Silber - alles wertvolle Rohstoffe.

Diese Materialien sind in dünne Kunststofffolien gebettet, mit denen sie fest verschmolzen sind. Das macht es sehr schwer, sie zu recyceln.

"Man muss die Wertstoffe erst einmal sauber trennen, bevor sie wiederverwertet werden können. Aber das ist äußerst aufwendig", erklärt Ullrich Didszun, deutscher Repräsentant der von der europäischen Solarindustrie gegründeten Recycling-Organisation PV Cycle. Daher landen sie heute meist in der Müllverbrennungsanlage - damit sind die Materialien unwiederbringlich verloren.

Ein Backofen soll beim Recycling helfen

Eine Forschergruppe um das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB und den Entsorger Suez wollen das ändern. "Wir haben einen Reaktor entwickelt, in dem sich die Metalle und das Silizium sauber von den Kunststoffen lösen lassen, sodass sie recycelt werden können", sagt Projektleiter Oliver Grimm, Geschäftsführer von Suez Süd.

Die Anlage ähnelt einem großen Backofen, in den die Module wie Backbleche hinein geschoben werden. Darin werden sie unter Sauerstoffabschluss und hohem Druck aufgeheizt, damit sich die Kunststoffe zu Gas - Methan, Propan und Butan - auflösen. Pyrolyse heißt dieser Prozess.

Übrig bleiben, neben Glas und Aluminium, das Silizium und die Metalle. Mithilfe etablierter elektrochemischer Verfahren können sie dann wiederverwertet werden. "Das sind Standardprozesse, die schon lange im Metallrecycling eingesetzt werden", sagt Grimm.

Die Experten erproben ihr Konzept derzeit in einer Pilotanlage im schwäbischen Knittlingen. Bislang mit Erfolg, so Grimm - er geht davon aus, bis Ende dieses Jahres mit dem Bau einer Großanlage starten zu können. Sie soll zu Beginn 200.000 Module pro Jahr recyclen können. Wenn in einigen Jahren deutlich größere Mengen anfallen, könnte sie entsprechend erweitert werden.

Reparatur: Technisch kein Problem - aber unwirtschaftlich

Wenn Module ausrangiert werden müssen, sind oft nur ein oder zwei kaputte Solarzellen schuld - das genügt aber, um den Stromertrag spürbar zu mindern. Warum nicht diese Zellen austauschen, statt gleich das ganze Modul zu entsorgen?

Ob das sinnvoll ist, haben Forscher der Technischen Hochschule Mittelhessen (THM) in Gießen untersucht. Dazu haben sie die rückseitigen Kunststofffolien mit einem Sägedraht aufgetrennt, die defekten Zellen entfernt, neue eingesetzt und diese mit den anderen Zellen verbunden. "Technisch gesehen funktioniert das sehr gut", berichtet Harald Weigand, Professor im Fachbereich Life Science Engineering der THM.

Allerdings ist dafür einiges an Handarbeit nötig. Das macht die Reparatur teuer. "Was die Wirtschaftlichkeit angeht, sind wir ernüchtert", sagt Weigand. Auch, weil das Erneuerbare-Energien-Gesetz keinerlei Anreize für den Austausch defekter Zellen gibt. Zudem müssten reparierte Module eine Sicherheitsprüfung durchlaufen, wenn sie in Verkehr gebracht werden sollen - das führt zu weiteren Kosten, so der Forscher.

"Der Markt wird überschwemmt mit billigen neuen Modulen aus Asien", erklärt Weigand. "Damit kann eine Reparatur einfach nicht konkurrieren, so sinnvoll sie aus Sicht der Ressourceneffizienz auch wäre."

insgesamt 73 Beiträge
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varesino 30.04.2019
1. Energiebilanz
Die Herstellung dieser Solarzellen hat Energie benötigt. Dann haben sie für eine Weile Energie erzeugt. Und jetzt möchten wir sie am liebsten unter Energieeinsatz recyclen. Was kommt unterm Strich heraus? Wie effektiv war diese Generation von Solarzellen über ihren Lebenszyklus? Wäre doch einen SPON-Artikel wert, oder nicht?
JaguarCat 30.04.2019
2. Das sind keine wertvollen Rohstoffe!
Zitat: "Die Solarzellen bestehen aus mehreren hundert Gramm Silizium, dazu einigen Gramm Blei, Zink, Zinn und mitunter auch geringe Mengen Silber - alles wertvolle Rohstoffe." Sorry, mit Ausnahme des Silbers, so es denn enthalten ist, befinden sich keine "wertvollen Rohstoffe" in alten Solarzellen. Silizium gibt es in der Welt im wahrsten Sinne des Wortes wie Sand am Meer. Erst, wenn das Silizium zu hochreinen Wafern verarbeitet worden ist, ist es wertvoll. Als 20 Jahre altes Solarmodul ist es aber eben genau nicht mehr hochrein. Und auch Blei und Zink sind weder selten noch wertvoll, sondern kosten so um die 2 Euro pro Kilogramm. Zinn ist etwas teurer, so um die 20 Euro pro Kilogramm. Es dürfte in alten Solarmodulen vor allem in Lötstellen enthalten sein, also sicher nur wenige Gramm pro Modul. Dafür alleine lohnt sich das Recycling sicher kaum.
fatherted98 30.04.2019
3. Nicht nur das...
Zitat von varesinoDie Herstellung dieser Solarzellen hat Energie benötigt. Dann haben sie für eine Weile Energie erzeugt. Und jetzt möchten wir sie am liebsten unter Energieeinsatz recyclen. Was kommt unterm Strich heraus? Wie effektiv war diese Generation von Solarzellen über ihren Lebenszyklus? Wäre doch einen SPON-Artikel wert, oder nicht?
....sondern auch...was hat es den Eigentümern gebracht?....Kosten für die Solaranlage + Wartungskosten (so sie gewartet wurde) mal ins Verhältnis setzten zu den "Einnahmen". Wenn diese nämlich ordentlich versteuert wurden, wird wohl bei keiner Anlage auch nur 1 Cent "Gewinn" übrig bleiben....die meisten werden wohl ein Minusgeschäft sein. Dazu die Milliardenförderung über den Steuerzahler....in die Säckel der Tec Dax Werte aus der Solarbranche eingeflossen....sobald sich das Geschäft nicht mehr lohnte....Laden zu und auf die Yacht. Alles ERNEUERBAR......
darthmax 30.04.2019
4. Propaganda
es handelt sich um Schrott, der jetzt mit hohen Kosten verbunden , in seine Bestandteile zerlegt wird. Das meiste aber bleibt eben Schrott und wird dann auf Deponien verbracht. Also nochmal Kosten verursachen, die dann aus Steuermitteln kommen. Aber recyclen hört sich eben nach schöner grüner Welt an, wir wollen doch nicht den PV Schrott zu Problemmüll erklären.
Manitou-01@gmx.de 30.04.2019
5.
Zitat von varesinoDie Herstellung dieser Solarzellen hat Energie benötigt. Dann haben sie für eine Weile Energie erzeugt. Und jetzt möchten wir sie am liebsten unter Energieeinsatz recyclen. Was kommt unterm Strich heraus? Wie effektiv war diese Generation von Solarzellen über ihren Lebenszyklus? Wäre doch einen SPON-Artikel wert, oder nicht?
Seit 1835 wurden Dampfloks gebaut, seit ca. 1910 E-Loks, bei einer geplanten Lebensdauer von ca. 30 Jahren wurde deshalb immer wieder eine Lok-Generation durch eine neue ersetzt, die stärker und schneller war. Wer würde aus heutiger Sicht es noch für fragwürdig halten, daß die ersten Autos nach durchschnittlich 10 Jahren auf dem Schrott landeten, während ein hölzerner Pferdewagen gut und gerne 50-100 Jahre halten konnte, wenn er aus gutem Holz gebaut war. Der unterschied, bei Pferdewagen war damals der Stand der Technik nahezu unveränderlich (erst im 20. Jahrhundert wurden Teile der Auto-Produktion (Gummireifen mit Luftfüllung) zur Modernisierung des technisch überholten Pferdewagens genutzt), während Autos von Jah zu Jahr weiterentwickelt wurden. Und bei der Stromerzeugung erfolgt dies (zumindestens bis zu einer bestimmten technischen Reife) auch. Ein Kraftwerksblock (Kohle/Dampf) von 1910 hatte 10-15 MW Leistung, um 1980 wurden ca. 500 MW je Block verbaut. Auch bei Solar- und Windkraft muß die erste Kraftwerksgeneration einer Zweiten weichen. In der 3. Solar-KW-Generation sollten Module mit einzeln tauschbaren Zellen verbaut werden, damit diese billig reparierbar sind.
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