Alte PV-Module – wohin damit?

Je mehr Solarmodule verbaut werden, desto mehr gelangen früher oder später in die Entsorgung. Ein Grossteil der Komponenten kann wiederverwendet werden, sofern das Recycling sorgfältig durchgeführt wird. Aber auch eine Wiederverwendung der kompletten Module wäre an gewissen Einsatzorten denkbar.

Alte PV Module
Quelle: iStock-Bilanol

In den vergangenen Jahren hat sich die Photovoltaik (PV) hierzulande immer stärker etabliert. 2023 wurden laut Swissolar rund 1500 MW Leistung zugebaut, was 2024 eine Jahres-Stromproduktion von rund 6 TWh ermöglichen wird. Der Aufschwung bringt die Dekarbonisierung der Schweizer Energieversorgung voran. Er bedeutet aber auch, dass immer mehr Solarmodule nach etwa 20 bis 30 Jahren das Ende ihrer Lebensdauer erreichen und entsorgt respektive recycelt werden müssen. Wie funktioniert das? Und wie viele Komponenten lassen sich wiederverwenden?

Zusammensetzung von Solarmodulen

PV-Module bestehen zu 80 bis 90 Prozent aus Glas, das primär die Module vor Hagel und Verschmutzung schützt. Weitere 10 bis 20 Prozent entfallen auf Metalle wie Kupfer, Silber (Lötverbindungen) oder Aluminium (Rahmen) und Kunststoffe. Der eigentliche Kern eines Moduls, der Halbleiter, macht nur einen kleinen Teil aus: bei Silizium-basierten Elementen rund zwei Prozent des Gesamtgewichts, bei nicht Silizium-basierten gar noch weniger.

Metall und Glas machen Recycling rentabel

Muss ein Modul entsorgt werden, lassen sich praktisch alle Komponenten kostengünstig und effizient zurückgewinnen. Nicht nur das Metall, sondern auch das Glas kann wiederverwendet werden, zum Beispiel in Dämmstoffen für die Bauindustrie. Der eingesetzte Kunststoff hingegen gehört zu den minderwertigen Stoffen. Er wird nicht recycelt, weil sich die Wiederaufbereitung nicht rentiert. Dafür dient er in Kehrichtverbrennungsanlagen zur Produktion von Strom und Wärme (energetische Verwertung) oder wird in der Zementindustrie als Ersatz-Brennstoff verwendet. Auch die Metalle der Seltenen Erden werden nicht rezykliert – die Wiederverwertung ist zurzeit aufwendiger als der Abbau neuer Vorkommen.

Umgang mit gefährlichen Stoffen

Die auf dem Markt gängigen Module enthalten kristallines Silizium, das aus Quarzsand gewonnen wird. Silizium ist umweltverträglich in der Verarbeitung und Entsorgung. Die Module enthalten also keine Schadstoffe in der aktiven Schicht. Allerdings war es früher noch erlaubt, mit bleihaltigem Lötzinn zu löten. Blei als Schwermetall darf nur unter bestimmten Bedingungen deponiert werden. Beim Recycling wird es deshalb in eine Metallschmelze gegeben und dort in der Schlacke deponiert. Auch Silber und Kupfer, die in Photovoltaikanlagen als Leitmaterial dienen, gehören zu den Umweltgiften. Sie dürfen nicht unkontrolliert in die Umwelt gelangen und gehen deshalb ins Metallrecycling.

Metall
Gerade der Metallanteil von Solarmodulen machen ein Recycling rentabel.
Quelle: Pixabay

Vorsicht bei Dünnschicht

Rund 10 Prozent der produzierten PV-Module basieren auf der sogenannten «Dünnschicht-Technologie», sodass verschiedene Schadstoffe enthalten sein können. Dünnschichtmodule kommen im Schweizer Markt aber selten vor, denn sie sind aufgrund ihres tiefen Wirkungsgrads nicht für Hausdächer geeignet. Dank ihrer geringen Dicke und der hohen Flexibilität werden sie aber beispielsweise in Taschenrechnern eingesetzt. Im Gegensatz zur Schweiz wurden sie in Deutschland öfter in frei stehenden Solaranlagen verbaut.

Freisetzung von Schadstoffen

Eine mögliche Freisetzung der Schadstoffe in den PV-Modulen kann die Umwelt gefährden. Die Universität Stuttgart hat eine Abschätzung der potenziellen Umweltbelastungen durch Photovoltaik-Module vorgenommen. Mittels Auslaugexperimenten ermittelten sie die Freisetzung von Schadstoffen aus den Modulen im (teilweise) zerstörten Zustand im Kontakt mit Wasser. Eine Untersuchung aus den Jahren 2014 bis 2017 unter dem Titel «Schadstofffreisetzung aus Photovoltaik-Modulen» zeigte, dass einige der verwendeten Stoffe wasserlöslich sind. Schadstoffe wie Blei oder das karzinogene Cadmium können aus Bruchstücken von Solarmodulen fast vollständig herausgewaschen werden. Diese Gefahr besteht aber nur bei beschädigten Modulen – solange sie intakt sind, muss man keine Angst vor freigesetzten Schadstoffen haben.

energie-experten.ch

Swiss PV Circle

Eine weitere Möglichkeit, ausrangierte Module wiederzuverwerten, könnte die Verwendung als Secondhand-Module sein. Bei rund der Hälfte der jährlich abgebauten Photovoltaik-Module würde gemäss Experten der Berner Fachhochschule die Leistung ausreichen, sie weiterzuverwenden. Der Einsatz solcher Module wäre insbesondere dort interessant, wo nicht genügend finanzielle Mittel verfügbar sind oder Nachhaltigkeitsüberlegungen eine wichtige Rolle spielen.

Durch unsachgemässe Handhabung werden jedoch viele Photovoltaik-Module nach der Demontage beschädigt, sodass sie für eine Wiederverwendung nicht mehr in Frage kommen. Ein grundlegendes Problem ist ausserdem der unzureichende Datenaustausch zwischen den verschiedenen Akteuren und Stufen der Photovoltaik-Wertschöpfungskette, der zirkuläre Strategien erschwert. Hier kommt das Projekt Swiss PV Circle ins Spiel. Ziel des Projekts ist es, die Lebensdauer von PV-Modulen durch die Entwicklung von Geschäftsmodellen im Bereich Wiederverwendung zu verlängern. Dazu wird eine Plattform entwickelt, welche durch ein umfangreiches Datenmanagement die frühzeitige Bestimmung der zutreffenden Kreislaufstrategie ermöglicht. Diese datenbasierte Einschätzung soll durch ein standardisiertes Testverfahren gestützt werden, welches das Wiederverwendungspotenzial von PV-Modulen bestimmt. Dadurch können getestete Secondhand-Module zu einem günstigeren Preis auf den Markt gebracht und nur jene Module dem Recycling zugeführt werden, welche nicht mehr funktionsfähig sind.

Am Projekt Swiss PV Circle beteiligen sich neben dem Departement Technik & Informatik der Berner Fachhochschule, Swissolar und Sens eRecycling weitere Unternehmen aus der Schweizer Solar- und Energiebranche. Herstellerseitig sind die beiden Photovoltaik-Modul-Hersteller Meyer Burger Technology AG und 3S Swiss Solar Solutions AG involviert. Im Bereich Installation und Betrieb von Photovoltaik-Anlagen konnten die Helion Energy AG sowie die CKW AG gewonnen werden. Und schliesslich sind die beiden auf das Recycling von Photovoltaik-Modulen spezialisierten Unternehmen KWB Planreal AG aus der Schweiz sowie die Reiling PV-Recycling GmbH & Co. KG aus Deutschland beteiligt.

pv-circle.ch/recycling