Solaranlagen Recycling: Was passiert mit Solarpaneelen, wenn ihre Lebenszeit vorüber ist?

Photovoltaik ist eine der nachhaltigsten und umweltfreundlichsten Arten, Strom zu generieren. Denn die entstehende Energie kommt einzig und allein aus der Sonne und damit aus einer unerschöpflichen Quelle. Deshalb spielt Photovoltaik auch so eine große Rolle bei der globalen Energiewende, ohne welche der menschengemachte Klimawandel nicht in den Griff zu bekommen sein wird.

Doch die CO2-Emissionen, die bei der Stromerzeugung durch fossile Brennstoffe wie Braunkohle oder Gas freigesetzt werden, sind nicht das einzige Umweltproblem, unter welchem die Erde zu leiden hat. Müll ist ebenfalls eine gewaltige Herausforderung, welcher die Menschen begegnen müssen. Beim Verbrennen von Müll entstehen schädliche Gase, und wenn Müll einfach erhalten bleibt, verteilt er sich auf dem ganzen Planeten und belastet Flora, Fauna und die menschliche Lebensqualität. Besonders problematisch ist, aufgrund der teils giftigen Bestandteile, Elektromüll.

Deshalb darf man bei aller CO2-Neutralität von Solarstrom nicht vergessen, dass die Lebensdauer von Solarpaneelen – wie die einzelnen Bestandteile von Solaranlagen genannt werden, die wiederum aus Solarzellen bestehen – nicht unendlich ist und die Anlagen nach 20 bis 30 Jahren entsorgt werden müssen. Selbst unser PADCON Float Controller verleiht einer Solaranlage keine unendliche Lebensdauer, sondern sorgt nur für Langlebigkeit und dafür, dass sie Zeit ihres Lebens maximal effizient arbeitet. Früher oder später aber muss jede Photovoltaikanlage ausgetauscht werden. Doch wie funktioniert eigentlich die Entsorgung einer solchen Anlage? Woraus bestehen Solarpaneele? Und sind ihre Einzelbestandteile umweltfreundlich und recyclebar?

Wie Solaranlagen entsorgt werden

Privatpersonen, die kleine Solaranlagen zum Beispiel auf dem Hausdach besitzen, bringen ihre Solarmodule zum nächsten Wertstoffhof in ihrer Region. Damit ist die Sache für sie erledigt, aber natürlich ist es interessant, was mit den Modulen danach passiert.

Die europäische WEEE-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte besagt, dass Hersteller ihre alten Solarmodule zurücknehmen müssen, was dann in Zusammenarbeit mit den Wertstoffhöfen geschieht. Die deutsche Umsetzung der EU-Richtlinie ist das 2015 in Kraft getretene Elektro- und Elektronikgerätegesetz.

Es gibt inzwischen ein branchenweites Rücknahmesystem namens PV Cycle, welches die Organisation des Modul- und Zellenrecyclings für über 300 Hersteller organisiert.

Wenn eine größere Menge an Solarmodulen entsorgt werden muss, können sich Betreiber beim Hersteller melden. Dieser lässt die Module dann direkt über PV Cycle abholen.

Woraus Solaranlagen bestehen und was davon recyclebar ist

Eine Solaranlage besteht aus mehreren Solarmodulen (auch Solarpaneele genannt), die sich aus einzelnen Solarzellen zusammensetzen. Diese bestehen überwiegend aus Silicium, es sind in kleinen Mengen aber auch die Metalle Silber, Indium, Gallium, Tellur und Selen enthalten.

Die Solarzellen sind von oben und unten in Kunststoff eingebettet. Darüber liegt eine Solarglasplatte und das Ganze wird von einem Aluminiumrahmen stabilisiert.

Zusammengefasst, sind die Hauptbestandteile eines Solarmoduls:

• Glas (Solarglasplatte)
• Aluminium (Rahmen)
• Kunststoff (Einbettung der Solarzellen)
• Silicium (Solarzellen)

Diese Materialien sind grundsätzlich gut zu recyceln. Glas stellt eigentlich überhaupt kein Problem dar: Aus Altem neues Glas zu machen ist heute Gang und Gäbe, und zudem kann Glas unendlich oft recycelt werden. Interessante Informationen zum Thema Glasrecycling liefert das Umweltbundesamt. Trotzdem wird das Glas aus Solaranlagen aktuell nur zu Glaswolle weiterverarbeitet, die dann nicht nochmal recycelt wird (Quelle: Tagesschau, 26.09.21)

Aluminium ist in Sachen Recycling grundsätzlich nicht ganz so gut wie Glas, doch gerade die Alurahmen von Solarpaneelen werden mittels eines aufwendigen Veredelungsprozesses auf hochwertige Weise wiederaufbereitet.

Kompliziert ist das Solarmodul-Recycling aufgrund des in Kunststoff eingebetteten Siliciums sowie der anderen Metalle. Denn die Trennung von Kunststoff und Metallen ist sehr aufwendig. So aufwendig, dass diese Bestandteile von Solaranlagen bislang in der Regel in Müllverbrennungsanlagen landen.

Können Solarpaneele in Zukunft zu 100 % recycelt werden?

Die Notwendigkeit, Solarmodule zu recyceln, ist bislang gering. Denn die ersten, wenigen Solaranlagen gingen vor 20 – 30 Jahren in Betrieb und viele von ihnen werden bis heute verwendet. Die Anzahl an Solarparks und Photovoltaikanlagen auf Dächern ist erst in den letzten Jahren stark gestiegen und all diese Solarmodule werden erst in den nächsten Jahren und Jahrzehnten ausgetauscht werden müssen.

Bis dahin kann noch einiges geschehen, um das Recycling von Solarmodulen zu verbessern. Die große Aufgabe dabei ist, die wertvollen Rohstoffe, aus welchen die Solarzelle gefertigt ist, aus der sie umgebenden Kunststoffschicht zu lösen, sodass nichts mehr in der Müllverbrennungsanlage verlorengehen muss.

Klappen könnte das mit Anlagen, die die Kunststoffe bei hohen Temperaturen von bis zu 900 Grad verdampfen lassen. Dabei werden dann Gase freigesetzt, zum Beispiel Methan, Butan und Propan, aber an die Metalle aus der Solarzelle kann man so herankommen und diese wiederverwerten. Eine Forschungsgruppe des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart hat hierzu geforscht und Experimente gemacht. Das Ziel, 95 % des Materials aus der Solarzelle zu gewinnen, ist hierbei erreicht worden – allerdings vorerst nur im kleinen Umfang. Im größeren Maßstab ist dieses Verfahren bislang nicht wirtschaftlich. Das Magazin Edison hatte darüber berichtet.

Vielversprechend ist auch die Schockwellen-Zerkleinerungstechnologie, die ein hochwertiges und nachhaltiges Recycling von Elektroschrott ermöglicht. Dabei werden Verbundwerkstoffe durch mechanische Schockwellen in ihre Einzelteile zerlegt. Die Schockwellen werden elektrohydraulisch in einer Flüssigkeit erzeugt und zerkleinern die sich ebenfalls in der Flüssigkeit befindlichen Werkstoffe mittels hohem Druck. Der große Vorteil daran ist, dass die Zerkleinerung kontaktfrei und damit sehr schonend vonstattengeht. Die Rohstoffe, die durch dieses Recyclingverfahren gewonnen werden, können direkt wieder in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden.

Die Schockwellen- oder elektrohydraulische Zerkleinerungstechnologie ist von der ImpulsTec GmbH (hoch.rein Group) entwickelt worden. Für das Recycling von Photovoltaikmodulen ist sie laut Hersteller prädestiniert.

Beide Technologien – die Verdampfung bei hohen Temperaturen und das Schockwellenverfahren – sollten weiterverfolgt, erforscht und in größerem Maße eingesetzt werden, damit die Weichen gestellt sind für den ersten größeren Entsorgungs-Schwung, der bei Solaranlagen in den nächsten fünf Jahren erwartet wird.

Fazit: Solaranlagen müssen effektiv recyclebar und langlebig sein

Um die Umweltbilanz einer Solaranlage so weit wie möglich nach oben zu schrauben, ist beides notwendig: Ein umfassendes Recycling sowie eine möglichst lange und leistungsstarke Lebenszeit. Die Wissenschaft muss sich jetzt gemeinsam mit innovativen Technologie-Unternehmen darum kümmern, dass Ersteres noch besser und effizienter wird. Wir von PADCON kümmern uns um die lange und leistungsstarke Lebenszeit: Unser Float Controller sorgt dafür, dass der PID-Effekt bei Ihrer Solaranlage nicht auftreten und den Solarmodulen entsprechend auch nicht schaden kann.