PV-Anlagen: Durchbruch beim "grünen" Recycling
In einer italienischen Versuchsanlage will man den Durchbruch beim PV-Anlagen-Recycling geschafft haben. Das Verfahren sei weniger umweltschädlich als bisherige Prozesse.
PV-Anlagen finden sich auf immer mehr Dächern und sollen dabei helfen, erneuerbare Energien besser zu nutzen. Wie bei jeder Technologie stellt sich am Ende ihres Lebenszyklus aber auch die Frage, wie man sie entsorgt. Hier ist einem italienischen Team ein Durchbruch gelungen.
In 20 bis 30 Jahren wird man sehr viel mehr solcher Fälle haben, über den wir die Tage berichtet haben. Die Anlage wurde nach 31 Jahren abgebaut und durch eine Neue ersetzt. Sie war zwar noch funktionstauglich, hatte eine Restleistung von knapp 80 Prozent, doch 1991 war der Technikstand ganz anders und 10 Quadratmeter lieferten nur 1 kW Spitzenlast.
Recycling ist nicht immer grün
Bis 2050 rechnet man damit, dass 54 bis 160 Millionen Tonnen Solarmodule recycelt werden müssen. Neben Silizium, Kupfer und Silber ist man unter anderem auch hinter Aluminium und Glas her. Ohne Recycling wären die Paneele nur ein weiterer Berg Müll, den es zu verbuddeln gilt. Aber auch Recycling kann ein Umweltproblem sein: Bestehende Prozesse sind mit 90 Prozent zwar relativ effizient, setzen aber häufig auf den Einsatz giftiger Chemikalien.
Die Deponierung der PV-Anlagen ist daher eine günstige und relativ umweltfreundliche Methode, weil keine weiteren Prozessbelastungen entstehen, doch ein italienisches Start-up glaubt die Lösung zu haben. 9-Tech will mithilfe eines Verfahrens, das einen Verbrennungsofen, ein Ultraschallbad und eine mechanische Behandlung umfasst.
Laut Francesco Miserocchi, dem Technologiechef von 9-Tech, verwendet das Unternehmen keine giftigen Chemikalien, emittiert keine Schadstoffe in die Umwelt und recycelt bis zu 90 Prozent der Materialien in einem Solarpanel - also so viel wie heutige Prozesse.
Kristalline Paneele im Fokus
Das Verfahren ist auf kristalline Silizium-Solarpaneele zugeschnitten, die 97 Prozent des globalen PV-Marktes ausmachen. Das größte Problem ist das heute aus Witterungsgründen laminierte Modul, denn die Polymere kleben an allem Wertvollem. "Es handelt sich nicht nur um die Ränder oder ein paar Klebepunkte. Es ist eine gesamte Oberfläche - mehrere Quadratmeter - aus Polymeren", so Garvin Heath, Principal Environmental Engineer NREL. Man muss die Polymere durch Hitze loswerden, was aber umweltschädliche Abgase freisetzt. Und um das Silber vom Silizium zu trennen, setzt man normalerweise auf giftige Chemikalien.
Die Polymere werden auch bei 9-Tech im eingangs erwähnten Ofen bei 400 °C verbrannt, die vaporisierten Gefahrstoffe werden aber gefiltert. Die Hitze wird für eine höhere Energieeffizienz weiterverwendet. Anschließend werden die Paneele mechanisch zerkleinert und über Siebe sortiert. Die Trennung des Silbers vom Silizium geschieht im Folgenden über ein säurehaltiges Ultraschallbad. Im Bad sind nach dem Entfernen der Siliziumfragmente die Säure und das gelöste Silber, das herausfiltriert wird.
9-Tech sagt, dass man so 90 Prozent des Silbers, 95 Prozent des Siliziums, 99 Prozent von Kupfer, Aluminium und Glas wiedergewinnt. Und das bei einem hohen Reinheitsgehalt. Zwar könne die Methode finanziell nicht mit Methoden mithalten, die nur das Glas und das Aluminium wiedergewinnen, aber man ist sich sicher, dass die Metalle den Ausschlag geben werden. Vor allem dann, wenn erst einmal die Welle an in den letzten Jahren installierten PV-Anlagen ausgemustert wird. Bis dahin habe man auch noch Zeit, die Verfahren zu verbessern und kosteneffizienter zu gestalten. Zumal Recyclingkosten mit dem Volumen skalieren.
EU verpflichtet zum Recycling
Das Start-up aus Venedig plant eine Anlage für 800 Module in den kommenden 18 Monaten. 9-Tech sieht seinen Vorteil im Vergleich zu anderen Prozessen, die alle Wertstoffe wiedergewinnen, darin, dass man das Ziel verhältnismäßig umweltfreundlich und Energie-neutral erreicht. Effizientes Recycling könnte tatsächlich auch die Preise neuer PV-Anlagen senken, da die EU die Anbieter verpflichtet, ihre Paneele zurückzunehmen und im Zweifel zu recyceln.
Quellen: IEEE, Science Direct
Ich meine die Abwärme der PV Fläche an die Umwelt. Mit kritischer Masse meine ich die PV-Fläche, bis die Abwärme sich bemerkbar macht und die Umwelt somit beeinflusst. Nicht falsch verstehen, ich will PV nicht schlecht reden, mach mir einfach meine Gedanken dazu.🤣
Riesige Flächen davon müssen sich ja zwangsläufig aufheizen und diese Wärmeenergie wieder loswerden.
So kann man bsw. auch feststellen, dass vergleichsweise dunkle Bäume mehr Infrarot abstrahlen als bsw. hellere Ackerflächen, was zu einer lokalen (!) Erwärmung des Klimas führt. Der Effekt bei PV ist vergleichbar mit dem Effekt bei den Bäumen.
Der Begriff "kritische Masse" bezeichnet in Bezug mit PV nicht mal ansatzweise eine sinnvolle Grösse und hat daher hier rein gar nichts zu suchen. Die Abwärme von PV-Fläche steigt linear zur Fläche, genauso wie sie bei der Waldfläche linear ansteigt. Auch das "Kritisch" alleine macht in Hinsicht der Abwärme aber grundsätzliche keinen Sinn, da ja jeder einzelne Baum und jedes einzelne PV-Panel Sonnenlicht auch in Infrarotstrahlung umwandelt, resp. der Baum auch Infrarotstrahlung erzeugt, wenn die Sonne nicht scheint. Diese Infrarotstrahlung verlässt so oder so die Erde in den Weltraum. Einfach je nach Stärke des Treibhauseffektes mehr oder weniger stark gedrosselt.
Der entscheidende Punkt ist daher, dass wir Menschen durch unser Handeln die Bilanz, wie viele der mindestens 3-teiligen Moleküle, die in die Atmosphäre gelangen und wie viele von der Erde wieder absorbiert werden, von einem natürlichen Defizit viel zu weit in den Überschuss getrieben haben. Wäre diese Bilanz durch unser Handeln gut austariert, könnten wir hingegen verhindern, dass zu den Lebzeiten unserer Spezies die aktuelle Zwischenwarmzeit durch den natürlichen Zyklus enden würde, und damit die nächste Kaltperiode der aktuellen Eiszeit auf unbestimmte Zeit aufschieben.
Übrigens, ein weiterer Vorteil von PV ist zudem, dass man diese auch in Gegenden aufstellen kann, wo keine Bäume wachsen können. So lassen sich grosse Flächen verschatten, was neue Räume für neues Leben und Landwirtschaft schaffen kann. Mit Agriphotovoltaik lässt sich bsw. die Bodenaustrocknung verringern und Pflanzen und Tiere vor einer zu aggressiven Sonneneinstrahlung, resp. Sonnenbrand, schützen, womit man in der Theorie Flächen landwirtschaftlich nutzbar machen könnte, die sich knapp hinter der Grenze zu unfruchtbar/lebensfeindlich befinden. Tests in der Nähe zum Bodensee bewiesen bereits, dass Agriphotovoltaik auch auf fruchtbaren Flächen den Ertrag einer landwirtschaftlichen Fläche massiv steigern kann, resp. die Ernte landwirtschaftlicher Güter kann sich bei richtiger Umsetzung um wenige Prozente verringern, bestenfalls aber auch steigern, wenn eine Nutzpflanze von mehr Verschattung profitiert. Dafür kommt zusätzlich die Ausbeute elektrischer Energie oben drauf.
Zur Erklärung:
Die modernsten Panele auf dem Markt weisen ungefähr eine Effizienz von 24.5% auf. Das bedeutet, diese sind in der Lage 24.5% des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie umzuwandeln, der Rest wird i.d.R. reflektiert, oder absorbiert und anschliessend als Infrarotstrahlung wieder abgestrahlt.
Zum Vergleich: Normale Dachziegel reflektieren und absorbieren und strahlen Infrarot mit 100% ab und sind bis jetzt auch nie nuklear explodiert. Ebenso Bäume, die nur einen einstelligen Prozentwert des einfallenden Sonnenlichts verarbeiten und einspeichern können.
Unter folgendem Link kannst du nachlesen, wie viel Energie von der Sonne auf der Oberfläche in der Schweiz ankommt:
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Werden die Panele 30% schräg gestellt, bekommt ihre Fläche in grossen Teilen der Schweiz 1440 und mehr kWh/m^2 im Jahr Sonneneinstrahlung ab. D.h. obige Panels könnten an solchen Standorten >350kWh/m^2 (auf der reinen Siliziumzellenoberfläche) im Jahr in elektrische Energie umwandeln. Der Rest wird reflektiert oder als Infrarotstrahlung wieder abgestrahlt, was aber halt 24.5 Prozentpunkte weniger ist als was der Boden neben den Panels reflektiert und als Infrarotstrahlung abstrahlt.
Falls es dich interessiert, hier kannst du unter folgendem Link im Detail nachlesen, wie die Meteorologie die Oberflächenstrahlung anhand Satellitendaten im Detail berechnen kann:
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Damit kann u.a. bestimmt werden, wo wieviel Strahlungsenergie von der Sonne auf der Oberfläche verfügbar ist.
Ich meine die Abwärme der PV Fläche an die Umwelt. Mit kritischer Masse meine ich die PV-Fläche, bis die Abwärme sich bemerkbar macht und die Umwelt somit beeinflusst. Nicht falsch verstehen, ich will PV nicht schlecht reden, mach mir einfach meine Gedanken dazu.🤣
Riesige Flächen davon müssen sich ja zwangsläufig aufheizen und diese Wärmeenergie wieder loswerden.
Die Frage ist doch, was machen die mit den Filtern die dann Sondermüll sind?