Standardisierung für Recycling von PV-Modulen

Materialfraktionen nach dem Recycling eines Photovoltaikmoduls: vorne Glas, hinten Halbleiterpulver
Fraunhofer IWKS

Solarenergie spielt im erneuerbaren Energiemix für Deutschland, aber auch weltweit, eine große Rolle. 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 Silizi-umsolarmodule – ReSi-Norm« angenommen.

Solarenergie spielt im erneuerbaren Energiemix für Deutschland, aber auch weltweit, eine große Rolle. Bis zum Jahr 2030 geht die International Renewable Energy Agency IRENA von bis zu 2.840 Gigawatt an installierter Kapazität für Solarenergie aus. Laut einer Studie des Fraunhofer ISE sind in Deutschland Stand Ende 2020 circa 54 Gigawatt an Solarkapazität 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.

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 Silizi-umsolarmodule – ReSi-Norm« angenommen. Unter Federführung der Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS und gemeinsam mit den drei Verbundpartnern VDE Renewables GmbH, DKE Deutsche Kommission Elektro-technik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE sowie der Firma Hensel Recycling GmbH wird im Projekt ein ganzheitlicher Ansatz für das Solarmodulrecycling realisiert, der alle Faktoren zur Normung entlang des gesamten Wertstoffkreislaufs abdeckt. Durch die Erarbeitung von Normungsvorschlägen sollen 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. Da-mit 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 In-krafttreten 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 müs-sen 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 Photovolta-ikmodule weiter konkretisiert. So müssen PV-Module im Recycling nach Typ (silizium-basierte und nicht-siliziumbasierte) getrennt behandelt werden sowie eine Entfrach-tung der gewonnenen Fraktionen von Blei, Selen und Cadmium innerhalb spezifischer Grenzwerte durchgeführt werden. Dies ist ein wichtiger erster Schritt in Richtung Min-destqualitätsanforderungen 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 umge-setzt werden.

Neueste 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 theore-tisch 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 Ent-wicklungsaktivitäten. 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.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Daniel Horn, Projektleiter ReSi-Norm
Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau
Tel.: +49 6023 32039-854
E-Mail: daniel.horn[at]iwks.fraunhofer.de

Forschungsverbund:
Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

VDE Renewables GmbH

DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik

Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Hensel Recycling GmbH

Laufzeit:
01.04.2021 – 28.02.2023

Gefördert durch:
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – Förderrichtlinie WIPANO

Förderhöhe:
Rund 335.000 EUR

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Daniel Horn, Projektleiter ReSi-Norm
Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
Rodenbacher Chaussee 4, 63457 Hanau
Tel.: +49 6023 32039-854
E-Mail: daniel.horn[at]iwks.fraunhofer.de

https://www.iwks.fraunhofer.de/

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Jennifer Oborny Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS

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