Ein zweites Leben für ausgediente Solarmodule

Der deutsche Gesetzgeber will, dass ein hoher Anteil der Photovoltaik-Altgeräte recycelt wird. Foto: THM

Solarstrom per Photovoltaik zu erzeugen, ist im Sinne der Energiewende und des Umweltschutzes. Doch was passiert mit ausgedienten Photovoltaik-Modulen? Lassen sie sich mit einem wirtschaftlichen Verfahren wieder verwendbar machen? Eine technologische Lösung für dieses Problem soll ein Forschungsvorhaben entwickeln, bei dem die TH Mittelhessen mit mehreren Partnern kooperiert. Die Projektleitung hat Prof. Dr. Harald Weigand vom Kompetenzzentrum für Energie- und Umweltsystemtechnik der Hochschule. Er arbeitet dabei mit Prof. Dr. Ubbo Ricklefs vom Kompetenzzentrum für Nanotechnik und Photonik zusammen.

Bei dem Vorhaben geht es um die „Entwicklung einer modularen Cradle-to-Cradle Prozesskette zum funktionserhaltenden Recycling von Photovoltaik-Modulen“ (PVM). Der Begriff „Cradle-to-Cradle“ (von der Wiege bis zur Wiege) steht für ökoeffiziente Ansätze in der Produktion. Auf technologischem Gebiet sind damit Komponenten gemeint, die dauerhaft in technischen Kreisläufen eingesetzt werden können.

Das Forschungskonsortium aus THM, der Rühl Solar GmbH (Lohra-Kirchvers), ZME Elektronik Recycling GmbH (Heuchelheim), SM InnoTech GmbH & Co. KG (Bocholt) sowie der Abfallwirtschaft Lahn-Dill (AWLD) erhält für die Arbeiten Fördermittel von rund 370.000 Euro aus der „Landes-Offensive zur Entwicklung wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz“ (LOEWE, Förderlinie 3). Zum Gesamtvolumen des Projekts von mehr als 500.000 Euro trägt die AWLD 100.000 Euro bei.

Die Neuordnung des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes, die 2015 in Kraft getreten ist, fordert hierzulande für Photovoltaik-Altgeräte eine Verwertungsquote von mindestens 80 Prozent. Auf den dazu bislang beschrittenen Wegen - unter anderem das Zerkleinern der PVM und Trennen von Glas, Metall und Silizium - könnte man diese Quote erfüllen. Sie führen aber zum Verlust der wertvollen technologischen Komponente.

Die Projektpartner konzentrieren sich deshalb auf innovative Methoden, die durch ein technologierhaltendes Recycling den weitgehenden Werterhalt von Silizium-PVM ermöglichen. Ihr Lösungskonzept soll für Geräte unterschiedlicher Hersteller anwendbar sein. Die Prozesskette sieht drei Phasen vor. Am Anfang steht eine Schadensanalyse, die unterscheidet, ob ein Modul partiell wiederverwendbar oder nur für ein rohstoffliches Recycling geeignet ist. Darauf folgt die mechanische Zerlegung der wiederverwendbaren PVM. Schließlich werden aus nicht reparaturfähigen Modulen die brauchbaren Siliziumscheiben (wafer) und andere Komponenten entnommen und unter Einsatz neuartiger Verfahren werterhaltend zu „Second-Life-Modulen“ zusammengebaut. Der verbleibende Rest (Glas, Silizium-Bruch, Aluminiumrahmen, Edelmetalle) wird im bestehenden Markt rohstofflich verwertet.

Das Projekt hat eine Laufzeit vom August 2016 bis Ende Juli 2018. Es umfasst analytische und konzeptionelle Arbeiten, Laborversuche, den Aufbau und Betrieb einer Pilotanlage sowie einen abschließenden Praxistest. Am Ende will das Konsortium „eine innovative, wirtschaftlich tragfähige und regional verankerte Lösung“ bieten, die einen zweiten Lebenszyklus für ausgediente PVM ermöglicht.