Recycling der Photovoltaik- und Solarthermiemodule: Gesetze und Verfahren
In den kommenden zehn Jahren endet der Lebenszyklus vieler Photovoltaik- und Solarthermieanlagen. Eine ordnungsgemäße Entsorgung ist wichtig, damit Fachbetriebe die Module recyceln können. Lesen Sie in unserem Artikel, was Sie beim Abbau beachten müssen und wie die Materialien der alten Solaranlagen eine neue Verwendung finden.
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Schon 2020 bis zu 200.000 Tonnen Abfall
Über 1,7 Millionen Photovoltaikanlagen und 2,36 Millionen Solarthermieanlagen waren Ende 2018 in Deutschland installiert. In beiden Fällen schätzen Hersteller die Lebensdauer auf 25 bis 30 Jahre. Da erst ab der Jahrtausendwende dank des Erneuerbare-Energien-Gesetzes die Neuinstallationen spürbar wuchsen, wird die Abfallmenge aus Solaranlagen im kommenden Jahrzehnt stetig zunehmen. Hinzu kommen die Module, die vorzeitig ausfallen, etwa durch Sturmschäden und Defekte.
In einer Studie aus dem Jahr 2012 schätzte das Fraunhofer Instituts für Photovoltaik (ipv) bis 22 Tonnen an ausgemusterten PV-Modulen. Die Internationale Organisation für Erneuerbare Energie (IRENA) geht von 1,7 bis 8 Millionen Tonnen weltweit im Jahr 2030 aus. Damit steigt die Bedeutung einer umweltfreundlichen Entsorgung für die einzelnen Bauteile.
Warum versagen Solaranlagen nach einigen Jahren?
Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage beträgt bei nichtkristallinen Modulen (Dünnschichtmodulen) 20 bis 25 Jahren. Für kristalline Module geben Hersteller sogar 25 bis 30 Jahre an. Dennoch büßen die Solarzellen jedes Jahr zirka 0,5 bis 1 Prozent ihrer Leistung ein. Nach 20 Jahren bekommen Besitzer also nur 80 bis 90 Prozent des ursprünglichen Ertrags.
Verschiedene Faktoren sind für den Ertragsverlust verantwortlich. Zum einen rosten die stromleitenden Metallkontakte der Solarzellen ein, was zu einer Minderung der Leitfähigkeit führt. Zum anderen verursachen hohe Temperaturen in den Zellen sogenannte interkristalline Rekombinationsvorgänge, die den Elektronenfluss behindern. Vor allem Dünnschichtmodule erfahren außerdem in den ersten 1.000 Betriebsstunden eine durch das Licht bedingte Degradation, bei der Verbindungen aus Bor und Sauerstoff die Leitfähigkeit absenken lassen.
Auch Solarthermieanlagen verschleißen mit der Zeit. Ablagerungen, Korrosion und der hohe Druck der Solarflüssigkeit bei hohen Temperaturen beschädigen die Rohrleitungen. Flächenkollektoren setzen die Witterung und Temperaturschwankungen ebenfalls zu.
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PV-Anlagen und Solarthermiemodule entsorgen: Das sagt der Gesetzgeber
Die Entsorgung alter Photovoltaikanlagen fällt unter dem Kompetenzbereich des seit dem 01. Februar 2016 gültigen Gesetzes zur Rücknahme alter Elektrogeräte. Demnach sind Hersteller und Installationsbetriebe verpflichtet, die Solarmodule und alle anderen Komponenten wie Wechselrichter zurückzunehmen. Zusätzlich haben Städte und Kommunen Sammelstellen eingerichtet, die Solarmüll privater Besitzer in haushaltsüblichen Mengen entgegennehmen. Größere Anlagen müssen Betreiber dagegen direkt bei den Herstellern abgegeben.
Die Abgabe ist für Privatbesitzer kostenlos, der Abbau und der Transport jedoch nicht. Die Stiftung Elektro-Altgeräte-Register führt ein Verzeichnis der ausgemusterten PV-Module. Hersteller melden die abgegeben Solaranlagen und zahlen einen Teil der Kosten, die beim Recyceln entstehen. Sie betragen um die 180 Euro pro Tonne Material. Die 2007 gegründete freiwillige Vereinigung PV Cycle hat sich zudem auf das Recyceln alter Solaranlagen spezialisiert und bietet eigene Wertstoffhöfe und Abholdienste für den Abfall. Zudem kooperiert sie mit öffentlichen Sammelstellen.
Bei Solarthermieanlagen besteht dagegen keine gesetzliche Pflicht zur Rücknahme defekter Altgeräte. Dennoch können Besitzer bei allen Herstellern mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ ihre alten Solarkollektoren kostenlos abliefern.
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So werden alte Solaranlagen recycelt
Glas macht 80 bis 90 Prozent einer PV-Anlage aus. Ihm kommt eine Schutzfunktion zu, indem es die empfindlichen Solarzellen vor Regen, Hagel, Schnee und Verschmutzung abschirmt. Hat die Anlage ausgedient, lässt sich das Glas problemlos als Dämmmaterial oder für neue PV-Module recyceln. Auch den Rahmen aus Aluminium, immerhin ungefähr 10 Prozent der Masse, verwerten Recycling-Höfe leicht wieder.
Schwieriger gestaltet sich die Wiederverwendung der Materialien in der Solarzelle, die ungefähr ein Prozent der Masse ausmachen. Dazu zählen das wertvolle Silizium, aber auch Metalle wie Kupfer, Silber, Zink, Kadmium und Blei. Da sie in Kunststofffolien zusammengeschweißt sind, ist die Trennung aufwändig. Derzeit stellt die Verbrennung daher oft die einzige wirtschaftliche Option dar.
Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern forschen dennoch an möglichen Verfahren, um die Rohstoffe zu trennen und ihnen ein zweites Leben zu ermöglichen, zum Beispiel als Nanosilizium für Batterien.
Bei Solarkollektoren ist die Trennung der Materialien im Vergleich zu Photovoltaikanlagen einfacher. Der Absorber sowie die Rohren bestehen meist aus Kupfer oder Aluminium, zur Dämmung nutzen Hersteller Mineral- und Glaswolle. Sowohl diese Bestandteile als auch der Rahmen aus Stahl, Blech oder Kunststoff und die Glasscheiben werden zur Herstellung neuer Solarthermieanlagen recycelt oder finden eine alternative Verwendung.
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