Solarmodule benötigen einen ewigen Kreislauf der Wiederverwertung
Die Zahl der Photovoltaik-Anlagen wächst rasant. Doch wie steht es um die Verfügbarkeit der Ressourcen und den vermutlichen Abfall? Ein Team vom Forschungszentrum Jülich legt dar, wie die Zukunft aussehen könnte und findet nur eine Lösung: einen geschlossenen Materialkreislauf.
Photovoltaik wird kräftig ausgebaut. Recycling kann Abfall und Materialengpässe vermeiden.
Foto: Forschungszentrum Jülich / Sascha Kreklau
Alte Solarmodule stapeln sich auf dem Schrottplatz, während mit viel Geld und Aufwand neue Ressourcen für Photovoltaik-Anlagen gewonnen werden – dieses pessimistische Zukunftsbild ist nicht unrealistisch. Denn ein erheblicher Solar-Ausbau ist in den nächsten Jahren weltweit zu erwarten, es fehlt jedoch bislang an überzeugenden Konzepten, um alte Module wiederzuverwenden beziehungsweise effizient einem Recycling-Kreislauf zuzuführen. Das könnte zum Problem werden. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben ermittelt, dass in den nächsten Jahrzehnten rechnerisch zehn bis 25 Solarmodule auf jeden Menschen kommen.
Dabei legen sie die Annahme zugrunde, dass bis zur Mitte des Jahrhunderts zehn Terawatt an Leistung über Sonnenenergie zur Verfügung stehen sollen. Das wäre auch verbunden mit mehreren Millionen Tonnen Abfall aus Altmodulen – allein in Europa. Selbst die sehr lange Haltbarkeit der Module kann dieses Problem nicht lösen. Wertvolle Ressourcen gingen damit verloren.
Keine echte Nachhaltigkeit ohne zirkuläres Recycling der Solarmodule
„Kreislaufwirtschaftliches Recycling in der Photovoltaik wird entscheidend sein, um Abfallströme in einer Größenordnung zu vermeiden, die in etwa dem heutigen weltweiten Elektroschrott entspricht“, erklärt der Physiker Marius Peters vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich. Heutige Solarmodule seien dafür allerdings nur begrenzt geeignet. Das hängt mit dem Aufbau der Module zusammen. Sie sind so gestaltet, dass sie lange halten, was auf den ersten Blick sinnvoll ist. Möglich ist das aber nur durch den engen Verbund der Materialien. Das bedeutet auch, dass sie sich entsprechend schwer voneinander trennen lassen – ein echter Materialkreislauf ist mit den diesen Produkten daher kaum umsetzbar.
Solarmodule recyceln: Was bringt es und wie funktioniert es?
„Unsere Vision ist es daher, dass wir weg von einem Design für die Ewigkeit hin zu einem Design für den ewigen Kreislauf kommen“, sagt Peters „Damit machen wir erneuerbare Energie so nachhaltig wie keine Energietechnologie zuvor.“ Die Frage, wo die recycelten Materialien am besten eingesetzt werden können, lässt sich dabei schnell beantworten: in der Solarbranche selbst. Dort ist der Bedarf groß genug, und nicht nur das: „Auch ohne zirkuläres Recycling ist Solarenergie nachhaltig“, betont Peters. „Zirkuläres Recycling bietet jedoch die Chance, eine echte Kreislaufwirtschaft aufzubauen und auch hier zum Vorreiter einer Kultur der Nachhaltigkeit zu werden.“
Die Bedeutung des Recyclings für die einzelnen Solarmodul-Materialien
Für die Bedeutung des Recyclings lohnt sich ein Blick auf die einzelnen Materialien: Etwa 75 Prozent der Masse eines handelsüblichen Photovoltaik-Moduls besteht aus Glas. Recycling ist derzeit bereits möglich, aber nur mit Qualitätsverlusten. Für die Produktion neuer Solaranlagen wäre die Qualität nicht mehr ausreichend. Wenn etwa ab Mitte bis Ende der 2030er-Jahre jedes Jahr Millionen Tonnen Solarglas aussortiert werden, wäre das ein Problem – für dieses Glas gäbe es keinen Markt, eine Wiederverwertung wäre aus diesem Grund rein praktisch wahrscheinlich nicht möglich.
Eine Herausforderung anderer Art gibt es beim Thema Polymere. Die Produktionskapazitäten sind begrenzt, und die Solarindustrie steht in Konkurrenz zu anderen Branchen. Zirkuläres Recycling hätte den Vorteil, dass die Ressourcen gesichert und dementsprechend keine Materialengpässe zu erwarten wären.
Punkt drei heißt Silber. Im Jahr 2020 wanderten 12,7 Prozent der jährlichen Silberproduktion in die Solarbranche. Wenn die Produktion hochgefahren wird, sind daher Modelle ohne Silber gefragt. Bis es so weit ist, werden die verbauten Silbermengen weiter ansteigen und sollten durch zirkuläres Recycling der Solarmodule gesichert werden, betont Peters.
Aus Sicht der Forschenden ist der nächste Schritt daher klar: Es müssen Solarmodule entwickelt werden, deren Aufbau für zirkuläres Recycling geeignet ist. Dazu gehört es auch, die verbauten Werkstoffe besser zu dokumentieren und zu charakterisieren.
Ein Beitrag von:
