Während sich die PV-Branche heute stark entwickelt, reift auch das Recycling von PV-Modulen allmählich heran. Aus der Sicht der Materialzusammensetzung haben gebrauchte Solarmodule einen großen Wert für das Recycling, was zu einer wirklich grünen PV-Stromerzeugung während des gesamten Lebenszyklus beiträgt und somit die nachhaltige Entwicklung der Solarindustrie fördert.
Im Allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, mit den aus Kraftwerken zurückgewonnenen Zellen umzugehen: Die erste besteht darin, die gut erhaltenen Module weiterzuverkaufen (zu exportieren), um eine sekundäre Verwendung zu erreichen, und die zweite besteht darin, die nicht weiter verwendbaren Module zu zerlegen und die Rohstoffe direkt zu recyceln.
Warum das Recycling von Solarmodulen notwendig ist
Nach einer Studie der EU-Organisation PV CYCLE entfallen rund 70 % des Gesamtgewichts gebrauchter PV-Module auf Glas, rund 18 % auf Aluminium und rund 4 % auf Halbleitermaterial. Durch das Recycling gebrauchter PV-Module können seltene Metalle, Glas, Aluminium und Halbleiter zurückgewonnen werden, insbesondere Silber, Tellur, Indium und Gallium, die 4 % des Halbleitermaterials ausmachen. Die zurückgewonnenen seltenen Metalle können auch in anderen Spitzentechnologien verwendet werden, um die Gewinnung neuer Ressourcen zu reduzieren, den Energieverbrauch bei der Ressourcengewinnung zu senken und die Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern. Mit den derzeitigen Recyclingtechnologien können Rückgewinnungsraten von bis zu 96 % für PV-Module erreicht werden. In Zukunft werden die Recyclingraten mit der Verbesserung der Technologie weiter steigen.
Rystad Energy schätzt, dass die PV-Recyclingindustrie bis 2035 in der Lage sein wird, 8 % des Polysiliziums, 11 % des Aluminiums, 2 % des Kupfers und 21 % des Silbers zu liefern, die benötigt werden, um den Materialbedarf für die im Jahr 2020 installierten PV-Module zu decken.
Nationale PV-Recyclingstrategien
In den letzten Jahren wurden verschiedene nationale Strategien für das Recycling von PV-Modulen eingeführt.
Im Jahr 2007 gründete die EU PV CYCLE, eine Organisation, die sich der Rückgewinnung und dem Recycling ausgedienter kristalliner Silizium-Photovoltaikmodule widmet und ein Recycling-Netzwerk mit Partnern wie Logistik- und Transportunternehmen aufgebaut hat. Seit ihrer Gründung im Jahr 2010 hat die Organisation mehr als 60.000 Tonnen ausgedienter kristalliner Silizium-PV-Module gesammelt und verarbeitet.
Anfang 2023 genehmigte die koreanische Regierung ein neues Solarmodul-Recyclingprogramm. Das Programm soll Hersteller von Solaranlagen dazu ermutigen, Module wiederzuverwenden und die Verwendung gefährlicher Stoffe zum Schutz des Ökosystems zu reduzieren.
Die niederländische Regierung kündigte kürzlich an, dass sie die Recyclinggebühr für PV-Module ab dem 1. Juli 2023 erhöhen wird, um auf den starken Anstieg von PV-Abfallmodulen zu reagieren. Niederländische Importeure, die Solarmodule an einheimische Kunden verkaufen, müssen dann einen Recyclingbeitrag von 40 Euro (42,50 US-Dollar) pro Tonne entrichten, verglichen mit den derzeitigen 6,50 Euro pro Tonne für das Recycling von Solarmodulen.
Seit 2018 wird die Entsorgung ausgedienter PV-Module in Deutschland durch das Elektrogesetz (ElektroG) geregelt, das die Anforderungen der zuvor von der EU erlassenen WEEE-Richtlinie erfüllt. Diese schreibt eine Recyclingquote von 85% für stillgelegte PV-Module und eine Recyclingquote von 80% für zurückgewonnene Materialien vor. Darüber hinaus werden stillgelegte Module in verschiedenen Szenarien spezifischen Stilllegungsprozessen unterzogen.
Bestehende Recyclingtechnologien
Die wichtigsten derzeit verfügbaren Technologien sind das physikalische, das Pyrolyse- und das chemische Verfahren:
1) Die Vorteile der physikalischen Methode sind die niedrigen Kosten und die Einfachheit des Prozesses; der Nachteil ist, dass die Rückgewinnungsrate nicht hoch ist, das Metall in der Solarzelle nicht zurückgewonnen werden kann und der Reinheitsgrad des zurückgewonnenen Materials nicht hoch ist.
2) Die Pyrolyse hat den Vorteil, dass die Kosten niedrig sind, die Rückgewinnungsrate hoch und die Verbrennung von Luft zur Rückgewinnung von Metallen aus Solarzellen möglich ist; der Nachteil ist jedoch, dass bei der Pyrolyse schädliche Gase entstehen, die die Umwelt verschmutzen und eine Nachbehandlung erfordern.
3) Chemische Verfahren mit Trichlorethylen-Lösungsmitteln haben den Vorteil hoher Rückgewinnungsraten und der Unversehrtheit des zurückgewonnenen Materials; der Nachteil sind jedoch die hohen Kosten.
Es ist noch Zeit, bis die große Anzahl von PV-Modulen entsorgt wird, und die Forschung im Bereich der Recyclingtechnologie für ausgediente PV-Module muss weitergeführt werden, um kostengünstige und effiziente Technologien zu finden.
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