Photovoltaik Recycling: Entsorgung von Solarmodulen

Zwar ist das Recyclig von Solarmodulen derzeit noch kein stark diskutiertes Thema, jedoch wurde am 13. August 2012 die neue WEEE-Richtlinie in Kraft gestezt, welche PV-Produzenten dazu verpflichtet Solarmodule kostenfrei zurückzunehmen und fachgerecht zu recyceln.

Seit Anfang der neunziger Jahre erfreuen sich Photovoltaikanlagen (kurz PV-Anlagen) in der Bundesrepublik Deutschland steigender Beliebtheit. Diese wandeln Sonnenstrahlung durch Solarzellen in elektrische Energie um. Mittlerweile sind bundesweit über 1 Million PV-Anlagen auf Dächern oder Freiflächen installiert (Stand Januar 2013), finden aber auch Anwendung in der Raumfahrt und bei der Versorgung netzferner Anlagen. Sie erzeugen zusammen eine Gesamtnennleistung von über 25 Gigawatt, was in etwa 5 % des Bedarfs der Bundesrepublik entspricht. PV-Anlagen sind ständigen Wetter- und Umwelteinflüssen ausgesetzt, was zu einer Verschlechterung der Bauteile und somit auch des Wirkungsgrades der Solarzelle, im Fachjargon Degradation genannt, führt. Ein Austausch defekter oder nicht mehr völlig funktionsfähiger Module ist kein großer Aufwand, doch wer ist eigentlich für deren Entsorgung zuständig?

Grundsätzlich unterscheidet man bei der Herstellung von Photovoltaikanlagen zwischen den folgenden Technologien: zum einen gibt es Module, die auf der Basis polykristallinen Siliziums gefertigt sind, zum anderen Dünnschichtmodule, die auf dem Einsatz von Halbleiterelementen aus Cadmiumtellurid (CdTe) oder Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) basieren.

Marktführend ist die erste Variante auf Siliziumbasis, doch der Anteil der Panels aus Halbleiterelementen nimmt immer stärker zu. Diese werden vor allem von US-amerikanischen Firmen vertrieben. Andere vorhandene Technologien haben hingegen keinen bemerkenswerten Marktanteil. In beiden Systemen der ansonsten grünen Branche verstecken sich allerdings auch viele giftige Bauteile. CdTe besteht aus den hochgiftigen Stoffen Cadmium und Tellur, zur Verlötung der Siliziumkacheln wird Blei verwendet, die Kontakte bestehen aus Silber.

Der Austausch der giftigen Stoffe gegen ungefährlichere ist zwar grundsätzlich möglich, allerdings ist eine damit einhergehende Umstellung des Produktionsverfahrens kostenaufwändig und würde Millionen verschlingen. Daher bemühen sich viele Unternehmen die Panels auf eigene Kosten zu recyclen. Auf diesem Feld ist die Technik mittlerweile soweit fortgeschritten, dass 95 % der in einem Photovoltaikmodul verbauten Materialien wiederverwertet werden können. Die in einem Silizium-basierten Modul enthaltenen Kunststoffe werden bei 600° C verbrannt, zurück bleiben Glas, Metall, verschiedene Füllstoffe und die eigentliche Solarzelle.

Durch chemisches Ätzen wird die Zelle von ihren Oberflächenschichten gereinigt. Aus dem Silizium können nun neue Zellen hergestellt werden. Zum Recycling von Silizium muss dabei sogar weit weniger Energie (etwa 30 %) aufgewendet werden, als bei dessen Herstellung. Recycelte Panels sind daher also ökologisch sinnvoll, da sie die Energie, die zur Herstellung benötigt wurde, schneller wieder gewinnen, als Panels aus nicht recyceltem Silizium. Alte Halbleiter können beinahe komplett wieder in neuen Panels verbaut werden. Andere Materialien, wie Aluminium und Glas, das, abhängig vom Modultyp, einen Anteil von bis zu 75 % am gesamten Panel hat, können an entsprechende Recyclingunternehmen übergeben werden.

Entsorgungssytem für Solarmodule

Um einer Regelung durch die Europäische Union zuvorzukommen entwickelten die Hersteller ihr eigenes Entsorgungssystem. So übernahm die europäische Industrievereinigung PV-Cycle 2007 die kostenlose Entsorgung von alten PV-Modulen. Dieser gehören weltweit über 250 Hersteller und Importeure an, was etwa 90 % der Industrie entspricht. Die von ihr beauftragten Recyclingfirmen steigerten die Menge der wiederverwerteten Module von lediglich 80 Tonnen im gesamten Jahr 2010 auf mittlerweile über 2000 Tonnen allein im ersten Halbjahr 2012.

Europaweit wurden dazu über 270 Sammelstellen eingerichtet, an denen Verbraucher ihre Module kostenlos abliefern können, wenn der Hersteller Mitglied der Vereinigung ist. Ansonsten ist ein Entgelt zu zahlen. Bis zu einer Stückzahl von 40 Solarmodulen müssen diese selbst angeliefert werden, bei größeren Mengen organisiert PV-Cycle deren Abholung. Allerdings konnten sich die Mitglieder der Vereinigung – immerhin beinahe alle namhaften Modulhersteller – nie endgültig darauf einigen, wie das System langfristig zu finanzieren ist.

Darüber hinaus ist die Mitgliedschaft nicht bindend und kann jederzeit beendet werden. So stieg im Sommer 2012 das deutsche Unternehmen Solarworld aus, das zwar viel Erfahrung auf dem Gebiet der Rücknahme und dem Recycling von Solarmodulen hat. Seine Vorstellungen gingen allerdings mit denen von PV-Cycle auseinander. Da spätestens 2015 die ersten Module das Ende ihrer mindestens 25 Jahre Lebenszeit erreicht haben und das Europäische Parlament bisher keine befriedigende Lösung sah, den dann aufkommenden Schrott (etwa 15.000 Tonnen alte Panels) fachgerecht entsorgen zu können, wurde eine gesetzliche Regelung nun unausweichlich.

Solar Recycling laut EG-Richtlinie

Die EG-Richtlinie 2002/96/EG, kurz WEEE-Richtlinie (WasteofElectricaland Electronic Equipment) befasste sich bisher nur mit der umweltgerechten Entsorgung von Elektro- und Elektronikschrott, wie beispielsweise großen und kleinen Haushaltsgeräten. Am 13. August 2012 trat eine Änderung dieser Richtlinie in Kraft, womit nun auch die Rücknahme und das Recycling defekter PV-Module geregelt ist.

Das Gesetz sieht vor, dass mindestens 85 % der verkauften Module eingesammelt und 80 % von ihnen recyclet werden müssen. Alle EU-Mitgliedsstaaten sind dazu verpflichtet, diese Änderung bis spätestens zum ersten Quartal 2014 durch ein nationales Gesetz umzusetzen. In Deutschland findet die Umsetzung durch das Elektro- und Elektronikgerätegesetz, kurz ElektroG, statt. Ab dann sind die „Produzenten“ der Module für die kostenlose Entsorgung zuständig.

Ob damit jedoch die Hersteller, Verkäufer oder Installateure der Anlage gemeint sind liegt in der Entscheidung des jeweiligen gesetzgebenden Staates. Dadurch muss voraussichtlich in jedem Land ein eigenes System aufgebaut und darüber hinaus jedes Modul in dem Land registriert werden, in dem es verkauft wurde. Besitzer von Solaranlagen können defekte oder ausrangierte Teile dann auch beim Installateur abgeben, der diese wiederum über den Hersteller entsorgen lassen kann.

Recyclingkosten für Photovoltaik-Module in Millionenhöhe

Auf die Hersteller werden künftig weitere Kosten in Millionenhöhe zukommen. Um eine Recyclinganlage wirtschaftlich betreiben zu können, muss diese jährlich 20.000 Tonnen Schrott verarbeiten. Das entspricht einer Nennleistung von umgerechnet 20 MW oder rund eine Millionen PV-Panels. 2010 wurde allerdings nur ein Bruchteil davon, etwa 5.000 Tonnen, von den Firmen wiederverwertet. Erst ab 2015 wird mit einer großen Flut nicht mehr benötigter Paneele gerechnet, bis 2020 könnten jährlich bis zu 35.000 Tonnen anfallen.

Diese Rechnung geht allerdings nur bei den momentanen Rohstoffpreisen auf. Werden beispielsweise Glas oder Aluminium günstiger oder die im Trennungsprozess benötigte Energie teurer, müssen weit größere Mengen recycelt werden, damit sich eine solche Anlage rechnet. Eine große Recyclinganlage entsteht im Auftrag von Solarworld im sächsischen Bitterfeld. Der Konzern möchte damit neue Standards im Bereich der Materialwiederverwertung setzen und neben Glas und Aluminium auch andere Materialien wie Kupfer und Blei zurückgewinnen.

Dazu werden moderne Klassifizier- und Brecheranlagen verwendet. Diese sparen viel Energie ein, die bei der Herstellung neuer Teile nötig wäre, schonen wertvolle Rohstoffe und haben damit einen positiven Effekt auf die Energiebilanz der gesamten Photovoltaik-Technologie.