Recycling-Strategien für Solarmodule

Die Energiewende schreitet voran und die Photo­voltaik spielt dabei eine entscheidende Rolle. In den nächsten Jahrzehnten sollen enorme Kapa­zitäten zugebaut werden. Experten erwarten mehrere Dutzend Terawatt bis zur Mitte des Jahrhunderts. Auf jeden Menschen kommen dann rechnerisch zehn bis 25 Solarmodule. Doch das Wachstum hat auch seine Schattenseiten. So werden bis zum Jahr 2050 mehrere Millionen Tonnen Abfall aus Altmodulen erwartet – und das nur auf den euro­päischen Markt bezogen. Denn auch wenn die heutigen PV-Module auf eine möglichst lange Halt­barkeit ausgelegt sind, landen diese am Ende ihres Lebens auf der Müll­halde und mit ihnen teils wertvolle Materialien.

„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 Marius Peters vom Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN), einer Außenstelle des Forschungs­zentrums Jülich. Heutige Solarmodule sind dafür nur begrenzt geeignet. Grund ist der integrierte – also nur kaum trennbare – Aufbau der Module, der Voraus­setzung für deren lange Haltbarkeit ist. Auch wenn Recycling in der Euro­päischen Union vorgeschrieben ist, lassen sich PV-Module daher nur schwer zirkulär wiederverwenden.

Wie wichtig es für das rasante Wachstum der PV-Industrie ist, diese Materialien zu recyclen, zeigt die aktuelle Studie von Marius Peters, Jens Hauch und Christoph Brabec. „Unsere Vision ist es, dass wir weg von einem Design für die Ewigkeit hin zu einem Design für den ewigen Kreislauf kommen.“, bekräftigt Peters „Damit machen wir erneuerbare Energie so nachhaltig, wie keine Energie­technologie zuvor.“ Der am besten geeignete Markt, um die Menge an recyceltem Material aufzunehmen, wird demnach die Herstellung von PV-Modulen selbst sein. Nur in diesem Sektor ist der Bedarf in einigen Fällen groß genug. „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 neue Studie zeigt hier einen Weg zu einer nachhaltigeren und wirtschaftlich tragfähigen Zukunft für die PV-Industrie auf: Im ersten Schritt müssen Solarmodule für den ewigen Kreislauf entworfen werden. Die eingesetzten Materialien müssen einfacher und sauberer zu trennen sein. Die verbauten Werkstoffe müssen zudem besser dokumentiert und charak­terisiert werden. Schlussendlich wird der Erfolg des Recyclings in hohem Maße davon abhängen, wie wirtschaftlich es umgesetzt werden kann. Eigentlich besteht keine Material­knappheit. Für den enormen Ausbau der Photovoltaik sind ausreichend Ressourcen vorhanden. Doch die benötigten Mengen sind gewaltig. Ein gutes Material-Management ist daher für den rapiden Ausbau vorteilhaft. 

So macht beispielsweise Glas bis zu 75 Prozent der Masse eines Solarmodules aus. Solarglas kann mit etablierten Prozessen zurückgewonnen werden, jedoch nur in minderer Qualität, so dass es nicht für die Produktion neuer Module bereitsteht. Das ist bei der geringen Menge an Modulen, die heute recycelt werden, kein Problem. Das ändert sich jedoch voraus­sichtlich ab Mitte bis Ende der 2030er Jahre, wenn jährlich Millionen Tonnen an ausgedientem Solarglas anfallen. „Keine Anwendung benötigt eine solche Menge an altem Glas. Nur durch zirkuläres Recycling kann verhindert werden, dass dieses Glas als Abfall endet“, sagt Peters. Eine zirkuläre Verwendung stärkt zudem auch die wirtschaft­liche Stellung der Solar­industrie.

Ein anderes Beispiel: Die Verwendung bestimmter Polymere steht unter anderem in Konkurrenz zur Schuh­industrie. Die vorhandenen Produktions­kapazitäten sind hier begrenzt. Durch zirkuläres Recycling können die Kapazitäten schneller ausgebaut und Engpässe bei der Produktion vermieden werden. Darüber hinaus ermöglicht zirkuläres Recycling auch die Rückgewinnung wertvoller Materialien. Die Solar­industrie beanspruchte außerdem 2020 bereits 12,7 Prozent der jährlichen Silber­produktion. Zukünftige Module werden und müssen ohne Silber auskommen. Doch bis es soweit ist, werden tausende Tonnen Silber in Modulen verbaut werden. Zirkuläres Recycling ermöglicht es, diesen Schatz zu heben und verfügbar zu machen. Silber findet viel­fältig Verwendung, es ist begrenzt verfügbar und damit eine kostbare Ressource.

FZJ / JOL