Photovoltaik: Den Weg für eine nachhaltige Zukunft bereiten
Eine der dringlichsten globalen Prioritäten stellt heute die Verringerung der CO2-Emissionen dar, um die globale Erwärmung unter 2 °C zu halten, wie es im Übereinkommen von Paris festgelegt wurde. Die Solarenergie ist führend, da sie eine zugängliche und erschwingliche Lösung bietet, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern und sich in Richtung Klimaneutralität zu bewegen. Die Photovoltaik-Industrie spielt dabei eine entscheidende Rolle. Sie muss einen hohen Standard setzen, indem sie belastbar und nachhaltig ist, und sollte die Effektivität und Realisierbarkeit von kooperativen Ansätzen und innovativen Geschäftsstrategien demonstrieren. Die Zunahme von Elektro- und Elektronik-Altgeräten, wie z. B. PV-Geräten, stellt jedoch eine Herausforderung dar. Diese Geräte sind komplex geschichtet, was die Gewinnung wertvoller Rohstoffe wie Silizium, Silber oder Indium und Gallium, die in ihnen integriert sind, erschwert. Ziel des EU-finanzierten Projekts PHOTORAMA ist es, eine nachhaltige und profitable kreislauforientierte Wertschöpfungskette zu schaffen. Durch die Entwicklung innovativer Recyclinglösungen beabsichtigt PHOTORAMA, alle materiellen Bestandteile von ausgedienten PV-Modulen zurückzugewinnen und wiederzuverwenden und so eine klimaneutrale PV-Industrie zu fördern.
Ausgediente Module: das schwache Glied in der PV-Wertschöpfungskette
„PHOTORAMA stellt sich der globalen Herausforderung des Recyclings von Solarmodulen, indem es sich auf technologische Innovationen konzentriert, wo sie am dringendsten benötigt werden – beim Recycling. Das Recycling dieser Module ist schwierig, und bei den derzeitigen Methoden werden oft wertvolle Werkstoffe verschwendet. Das Recycling erfordert eine sorgfältige Trennung der Bestandteile, um ihre Reinheit zu erhalten“, kommentiert Projektkoordinatorin Claire Agraffeil. PHOTORAMA demonstriert, dass intelligente Innovation zu hochwertigem Recycling führen kann. Das Projekt umfasst einen schrittweisen Prozess: zunächst die Demontage der externen Komponenten (Aluminiumrahmen, Anschlussdose), dann die Trennung der Schichten der Sandwich-Bauweise (Frontblech, Zellen, Rückwand) und schließlich die Rückgewinnung kritischer Rohstoffe (Silizium, Kupfer, Aluminium, Silber aus kristallinen Silizium-Modulen und Indium, Gallium aus CI(G)S-Modulen). Die meisten Recyclingverfahren beruhen auf Schredder- oder Zerkleinerungsprozessen, die als „Downcycling“ bezeichnet werden. Die äußeren Bestandteile können für das Recycling leicht isoliert werden, während der Glasanteil in der Regel für weniger anspruchsvolle Anwendungen bestimmt ist. Die Polymere aus den Dichtungsschichten und der Rückwand werden bestenfalls als Energieträger zurückgewonnen, der größte Teil wird jedoch entsorgt, und die Metalle werden in der Regel nicht zurückgewonnen. Dies führt zu einem irreversiblen Verlust von wertvollen Materialien, die in PV-Modulen eingebettet sind. PHOTORAMA stellte sich der Herausforderung, die Sandwich-Schichten zu trennen, ohne die Werkstoffe zu vermischen, und kritische Rohstoffe zurückzugewinnen. Die Projektpartner arbeiten gemeinsam an der Hochskalierung der Technologien. Ausgehend von der frühen Phase der Innovation auf Technologie-Reifegrad 4-5 wird die Reife der Technologien bis zum Ende des Projekts Technologie-Reifegrad 6-7 erreichen. „Das Recycling von PV-Geräten ist eine komplexe Aufgabe, da es mehr als 150 000 Modelle gibt, die sich in ihren Konstruktionsspezifikationen unterscheiden können. Wegen dieser Vielfalt ist eine universelle Demontagemethode schwierig umsetzbar, die nicht nur technologische Fortschritte, sondern auch die Schaffung eines flexiblen Systems erfordert, das in der Lage ist, alle Arten von PV-Abfällen zu handhaben“, erläutert Agraffeil. „Ein hoher Durchsatz und die Behandlung großer Mengen sind beim Recycling besonders wichtig, und unsere Arbeit zeichnet sich dadurch aus, dass wir diese Herausforderungen effizient angehen.“
Photovoltaik in der Kreislaufwirtschaft
„PHOTORAMA ist ein Vorreiter auf dem Gebiet der Photovoltaik, und möchte die Branche verändern, indem die gesamte Wertschöpfungskette mit einem Kreislaufmodell neu konzipiert wird. Das Projekt unterstreicht die Notwendigkeit von Erfahrungen vor Ort, um theoretische Grundsätze und Leitlinien in die Praxis umzusetzen“, betont Agraffeil. „Da PHOTORAMA die gesamte PV-Wertschöpfungskette abdeckt, überbrückt es die Lücke zwischen der Herstellungs- und der Recyclingindustrie, die normalerweise nur konzeptionell behandelt wird. Wir konzentrieren uns auf den Austausch von Fortschritten und bewährten Verfahren, um einen soliden wirtschaftlichen Rahmen zu schaffen, der die verschiedenen Interessengruppen der Wirtschaft einbezieht“, so Agraffeil abschließend. Mit dem Projekt sollen auch andere Sektoren dazu angeregt werden, nachhaltige Modelle zu überdenken und zu übernehmen. PHOTORAMA hat den Innovationspreis 2024 auf der EU-Woche für nachhaltige Energie 2024 gewonnen, die „herausragende Einzelpersonen und Projekte für ihre Innovationen und Bemühungen im Bereich der Energieeffizienz und der erneuerbaren Energien auszeichnet“. Es entwickelte Technologien zur Rückgewinnung von Bestandteilen aus PV-Modulen mit hoher Reinheit. Der Ansatz ging über das Recycling hinaus und konzentrierte sich auf die Wiederverwendung der zurückgewonnenen Materialien durch eine umfassende Strategie für die Wertschöpfungskette.
Schlüsselbegriffe
PHOTORAMA, Recycling, Ende der Nutzungsdauer, kritische Rohstoffe, Kreislaufwirtschaft, Photovoltaikmodule
