RECYCLING VON PV-MODULEN SOLARWORLD AG - SOLARWORLD INNOVATIONS GMBH GLOBAL ENVIRONMENTAL AFFAIRS - SAENA
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SolarWorld Innovations GmbH
Global Environmental Affairs Recycling von PV-Modulen
Ramona Fiedler
6. September 2016 SolarWorld AG
Umwelt & Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
INHALT 1. SolarWorld im Überblick
2. Umwelt und Nachhaltigkeit bei der SolarWorld
3. Rechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
4. Technische Möglichkeiten des Recyclings von kristallinen PV Modulen
5. Zusammenfassung
2 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
1. Kapitel SOLARWORLD IM ÜBERBLICK 3 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
1 SolarWorld im Überblick SolarWorld weltweit 4 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
1 SolarWorld im Überblick
Wir sind größter Solarhersteller in Europa und den USA
[Angaben in MW] Ingot Wafer Zelle Modul Qualitativ hochwertige Solar-
stromtechnologie made in
Germany und made in USA
Freiberg (DE) 250 (500)1) 1.000 370 650
Kapazität für Kristallisation,
Zell- und Modulfertigung auf
Konzernebene jeweils 1,5 GW
Arnstadt (DE) 500 - 700 200 (100)3)
SolarWorld ist mit diesen Ka-
pazitäten größter Hersteller
in Europa und den USA
Hillsboro/OR (US) (250)2) - 430 380 (170)2)
Einsatz der hocheffizienten
PERC-Technologie4) an allen
Konzern 1.500 1.000 1.500 1.500 Produktionsstandorten
1) Reserve 2) Erweiterung/Reserve 3) Erweiterung
4) PERC = Passivated Emitter Rear Cell
Die PERC-Technologie führt durch neue Beschichtungsprozesse auf der Vorder- und Rückseite der Solarzelle zu deutlich höheren Wirkungsgraden.
5 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
1 SolarWorld im Überblick
SolarWorld: 40 Years REAL VALUE
Bill Yerkes gründet Siemens übernimmt Royal Dutch Shell SolarWorld
Solar Technology ARCO Solar, es entsteht übernimmt Siemens Solar, übernimmt
International (STI) Siemens Solar es entsteht Shell Solar Bosch Solar Energy
1975 1977 1990 2000 2002 2006 2014 2015
Atlantic Richfield, CO. SolarWorld SolarWorld betritt den
übernimmt STI, es übernimmt US-amerikanischen
entsteht ARCO Solar Bayer Solar Markt und übernimmt
Shell Solar
6 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
1 SolarWorld im Überblick
Unsere Produktpalette ist umfassend
Solarmodule Systeme Gestelltechnik Wechselrichter
Anlagenüberwachung Energiespeicher Energiemanagement Services
7 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
2. Kapitel UMWELT & NACHHALTIGKEIT BEI DER SOLARWORLD 8 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
2 Umwelt und Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG Strategische Umweltziele bis 2020 bauen auf der Konzernstrategie und -politik auf 9 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
2 Umwelt und Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
Engagement im Bereich Umwelt und Nachhaltigkeit
o Langfristige Umweltvision bis 2050 ist in Vorbereitung, um die Vorreiterrolle der SolarWorld im Bereich
Umweltschutz und Nachhaltigkeit zu unterstreichen
o Führend bei Rankings im Bereich Umwelt und Nachhaltigkeit (SVTC, Green Brand, Deutscher
Nachhaltigkeitspreis, Nachhaltigkeitsreporting gemäß GRI A+ und CDP, oekom Prime A seit 2008)
o Warum engagieren wir uns bei Lobbyarbeit bzw. in externen Ausschüssen und Arbeitskreisen?
Praxisnahe Unterstützung und Beratung als der letzte große Solarhersteller in Europa bei der Erarbeitung
neuer Normen und Richtlinien für die Solarbranche (EU Ecolabel, Umweltbundesamt, Bundesverband
Solarwirtschaft, etc.)
10 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH2 Umwelt und Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG 11 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
3. Kapitel RECHTLICHE ANFORDERUNGEN ZUR ENTSORGUNG VON PV MODULEN 12 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
Rechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Einführung
o Auf den folgenden Folien erfolgt eine Darstellung zur Entwicklung des Solarmarktes weltweit.
o Daraus wird ersichtlich, dass das Thema Recycling von Solarmodulen aufgrund des wachsenden Marktes, aber
auch der Langlebigkeit der Produkte, erst ab 2020-2025 für die Recyclingbranche relevant wird.
o Aber viele Recycler und Entsorger stellen sich bereits jetzt auf das Recycling von Solarmodulen ein.
o Die EU hat mit der Richtlinie 2012/19/EU (auch WEEE2) bereits auf den Anstieg und die Verantwortlichkeit für
den Umgang mit diesen neuen Abfallströmen reagiert.
Quelle: SolarWorld
13 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Bisher installierte PV Kapazitäten weltweit in den Jahren zwischen 2000 und 2015
Quelle: SolarPower Europe 2016
14 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Szenario SolarPower Europe: Prognostizierte installierte PV-Leistung weltweit bis 2020
Quelle: SolarPower Europe 2016
15 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Szenario ITRPV: Prognostizierte installierte PV-Leistung weltweit bis 2070
Bis 2015 waren
weltweit etwa 230
GW installiert.
Davon allein in
Deutschland 17,3%
der weltweit
installierten
Gesamtmenge, was
einer GW Zahl von
etwa 40 GW
entspricht.
700 GW weltweit
installierter PV-
Leistung ist laut
SolarPower Europe
bis 2020 möglich .
Quelle: ITRPV 03/ 2016
16 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Quelle: Agentur für Erneuerbare Energien, AG Energiebilanzen, 2016
17 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Rechtliche Grundlagen Europa
o Ab Februar 2014 unterliegen PV-Module erstmals der EU-Richtlinie 2012/19/EU (WEEE2) mit folgenden
Änderungen für die PV-Industrie:
Registrierungspflicht für Hersteller VOR dem In-Verkehr-Bringen und Kennzeichnung der Module
Bürger/ Besitzer der Anlage hat kostenlose Rückgabemöglichkeit bei einer Sammelstelle
Abholung der Altmodule an der Sammelstelle erfolgt durch Hersteller
Entsorgung/ Verwertung erfolgt nach Stand der Technik und entsprechender gesetzlicher Quote für
Wiederverwendung, Verwertung und Recycling müssen eingehalten werden
Meldepflicht über Absatzmengen an die nationale Registrierungsstelle > in Deutschland ‚ear‘ (Stiftung
Elektro-Altgeräte-Register)
o Die EU-Richtlinie 2011/65/EU (RoHS) enthält Vorgaben für die Beschränkung der Verwendung von gefährlichen
Stoffen in Elektro- und Elektronikgeräten zum Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt. Nach
Artikel 2, Absatz 4h (RoHS 2015) sind PV-Module bisher vom Geltungsbereich dieser Richtlinie ausgenommen.
o Die Ökodesign-Richtlinie hat zum Ziel, einen Rahmen für die Festlegung gemeinschaftlicher Ökodesign-
Anforderungen für energieverbrauchsrelevante Produkte zu schaffen. Relevante Umweltaspekte, soweit sie die
Produktgestaltung betreffen, werden unter Berücksichtigung von Lebenszyklusphasen des Produkts festgelegt.
Für PV-Module gibt es derzeit noch keine Regelung aus der sich Kriterien für die Wiederverwendung bzw. zur
Einschätzung der Wiederverwendbarkeit ergeben. Vorbereitungen zu einer entsprechenden Regelung sind
allerdings bereits in Gange.
18 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Rechtliche Grundlagen Europa
o Die EG-Verordnung Nr. 1013/2006 (Abfallverbringungsverordnung) gilt für die grenzüberschreitende
Verbringung von Abfällen innerhalb der europäischen Gemeinschaft. Sie enthält je nach Ursprung,
Bestimmung, Transportweg, Art und Behandlung der Abfälle entsprechende Verfahren und Kontrollregelungen.
In Deutschland sind die Regelungen der EG Verordnung durch das Abfallverbringungsgesetz und dem
zugehörigen untergesetzlichen Regelwerk weiter konkretisiert. Grundsätzlich gilt, dass eine Verwertung nicht
behindert wird. PV-Module werden nach der WEEE-Richtlinie als Großgeräte aufgeführt und zählen demnach
zum Elektroschrott. Bei einem grenzüberschreitenden Rücknahmesystem sind demnach die Regelungen der
Abfallverbringung anzuwenden. Für PV-Module gilt auch, dass diese bruchsicher verpackt und transportiert
werden müssen.
o Die Richtlinie 2008/98/EG (Abfallrahmenrichtlinie) legt Maßnahmen zum Schutz der Umwelt und der
menschlichen Gesundheit fest, indem die schädlichen Auswirkungen der Erzeugung und Bewirtschaftung von
Abfällen vermieden oder verringert, die Gesamtauswirkungen der Ressourcennutzung reduziert und die
Effizienz der Ressourcennutzung verbessert werden soll. Sie enthält u.a. Vorgaben zur Einstufung von Abfällen
als gefährliche oder nicht-gefährliche Abfälle, definiert Nebenprodukte und das Ende der Abfalleigenschaft und
gibt Rahmenbedingungen zu Abfallvermeidung, Abfallverwertung, Wiederverwendung und Recycling, sowie
Beseitigung vor.
19 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Rechtliche Grundlagen Deutschland
o Mit der Einführung des ElektroG2 im Oktober 2015 werden Solarmodule als Elektroschrott eingestuft und
müssen auch als solcher behandelt werden. Im Wesentlichen regelt das Gesetz das Inverkehrbringen von
Elektro- und Elektronikgeräten sowie die Entsorgung der Altgeräte. PV-Module werden in der Kategorie 4:
‚Geräte der Unterhaltungselektronik und Photovoltaikmodule‘ erfasst. Ab dem 15.08.2018 werden PV-Module
dann unter der Kategorie 4: ‚Großgeräte‘ erfasst.
o Die deutsche Abfallverzeichnisverordnung liegt dem europäischen Abfallverzeichnis 2000/532/EC zugrunde.
Die europäische Verordnung dient als Grundlage für einen einheitlichen Vollzug der Abfallgesetzgebung in den
Mitgliedstaaten, für die Berichterstattung in der Abfallwirtschaft und für die Umsetzung des Basler
Übereinkommens zur grenzüberschreitenden Abfallverbringung. Im Kapitel 5 der deutschen Verordnung
werden abfallrechtliche Bewertungen der gängigen PV-Module anhand der Vorgaben der Verordnung
durchgeführt, sowie Betrachtungen zu den potentiellen Outputfraktionen vorgenommen
o Der Gesetzgeber plant, spezifische Behandlungsvorschriften für Elektro- und Elektronik-Altgeräte in einer
Behandlungsverordnung darzustellen. Es sind verschiedene Arbeitsgruppen dazu geplant, eine davon soll sich
ausschließlich mit Anforderungen an die Behandlung von PV-Modulen befassen. Die Verabschiedung dieser
Behandlungsverordnung wird allerdings laut Umweltbundesamt nicht vor 2019 erfolgen.
20 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Ablaufschema nach Vorgaben der WEEE-Richtlinie
Hersteller Anlagenbesitzer
Einmalige Registrierung bei Kostenlose Rückgabe der PV-
nationaler Stelle (in DE ‚Stiftung ear‘) Module durch Anlagenbesitzer an
öffentliche Sammelstelle (Bring-
Insolvenzsichere Garantie des System) oder Abholung durch
Herstellers über geplante jährliche Anforderung beim kommunalen
Herstellmenge an ear (jährlich im Entsorgungsträger (Holsystem)
Stiftung ear
Voraus zu entrichten)
Monatliche Mengenmeldung Entsorgungsträger
(Verkauf und Entsorgung) an ear,
Erstellung Mengenstrom-Doku.
Öffentlich-Rechtlicher
Hersteller wird nach Losverfahren Entsorgungsträger meldet ear die
von ear informiert Container mit zur Abholung bereit stehenden
Altgeräten umgehend vom Entsorger Behältnisse, sobald bestimmte
abholen und entsorgen zu lassen Abholmenge erreicht ist
21 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHRechtliche Anforderungen zur Entsorgung von PV Modulen
Forderungen der Recyclingbranche für die Zukunft des PV-Modul-Recyclings
o Nationale Gesetzgeber müssen bei der Umsetzungen der WEEE2 separate Erfassung von PV-Modulen
zwingend vorsehen!
o Recycling- und Rücknahmekonzepte müssen in Abstimmung mit den Herstellern, dem Installationshandwerk
und den Recyclinganlagen erfolgen!
o Das rückgebaute PV-Modul muss als Rohstoffquelle und nicht als „Müll“ akzeptiert werden!
o Unverhältnismäßige Recyclinggarantien und Bürgschaften der Hersteller entsprechen nicht dem Stand der
modernen Sekundärrohstoffwirtschaft!
Quelle: take-e-way GmbH
22 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH4. Kapitel TECHNISCHE MÖGLICHKEITEN DES RECYCLINGS VON KRISTALLINEN PV MODULEN 23 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
Technische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Solarmodule - Allgemeine Informationen
o Verschiedene Modul-Technologien
Silicium-basiert (mono, multi, amorph)
Dünnschicht (CdTe, Kupfer-Indium-(Gallium)-Diselenid)
Neue Technologien
o Gewicht Ø 20-30kg (abhängig von Material und Modulgröße)
Standard SolarWorld: Module mit 60 oder 72 Zellen, Solarzelle 156mmx156mm
o Lebensdauer eines Moduls > 25 Jahre
o Faustformel Leistung zu Gewicht: 1MW = 100t und 1t = 10 kW
o Gewichtszusammensetzung kristalliner Solarmodule mit Rahmen in Gew.% (Quelle: Wambach Consulting)
Kunststoff Silicium- Verbinder/
Glas Alurahmen Anschlussdose
Rückseite Solarzelle Leiter
65 – 85 10 - 20 7 - 10 3-4 1 – 1,5 1
o Gesetzlich vorgegebene Recyclingquoten werden bereits durch Recycling der Glas- und Metallfraktion
erreicht
24 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Solarmodule - Allgemeine Informationen
o Aufbau kristallines Solarmodul (Glas-Folie-Modul)
Quelle: Linou
25 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Konservatives Mengenszenario Entsorgungsmengen kristalliner PV Module in Deutschland
o Beginnend ab 2002 steigende Installationsmengen in Deutschland (insgesamt sind 2015 in DE etwa 40 GW
Solarmodule installiert, erwartet werden bis 2020 etwa 50 GW Gesamtinstallation)
o Produktionsausfall in DE zu vernachlässigen, da eine Vielzahl von Modulherstellern in Konkurs sind und der
Markt überwiegend mit chinesischen Modulen bedient wird
o Installationsverlust/ a (Beschädigung während Installation) geschätzt auf 0,5% >>> bei 1,48 GW in 2015
installiert >>> sind das etwa 7,4 MW = 740 t im Jahr
o Feldverluste/ a (Blitz, Hagel, Bruch, elektrisch) geschätzt auf 0,1% >>> bei 40 GW bisher installiert >>>
40 MW = 4.000 t im Jahr
o Ausfall am Lebensende nach 20-30 Jahren beginnt mit einigen 10 MW (einige 1.000 t) heute, über 400 MW
(=40.000 t) in 2022 auf 1 GW (= 100.000 t) ab 2030
o Zusammenfassend geschätzter jährlicher Modulanfall zum Recycling ab 2015 von etwa 5.540 t/ Jahr
(Tendenz steigend) (Installationsverlust 740 t + Feldverlust 4.000 t + Ausfall am Lebensende 800 t)
Steigend bis 2022 auf ca. 37.000 t/ Jahr (Installationsverlust 740 t/ Jahr + Feldverlust 4.500 t/ Jahr +
Lebensende 32.000 t/ Jahr)
und bis 2030 auf ca. 87.000 t/ Jahr (Installationsverlust 740 t/ Jahr + Feldverlust 6.000 t/ Jahr +
Lebensende 80.000 t/ Jahr)
o Alternative Durchschnittsbetrachtung
Verbaut sind bis heute 40 GW = 4 Mio t >>> bei 1% Ausfall sind jährlich 400.000 t zu entsorgen
o Zum Vergleich Entsorgungsmengen E-Schrott heute: 700.000 – 800.000 t/a
Quelle: SolarWorld
26 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Prognostiziertes Abfallaufkommen PV Module weltweit
Quelle: IRENA ‚End-of-life-management solar PV panels, 06/ 2016
27 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Prognostiziertes Abfallaufkommen PV Module der Top-5-Länder bisher installierter Leistung
Quelle: IRENA ‚End-of-life-management solar PV panels, 06/ 2016
28 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Herausforderungen beim Sammeln und Behandeln von PV-Modul Abfällen
o Sammelbehälter Recyclinghof (Annahmestelle) > bei jetzigem Abfallaufkommen dauert es u.U. lange, bis sich
ein relevantes Abholvolumen angesammelt hat, bzw. überhaupt Module zur Entsorgung abgegeben werden >
Inverkehr-gebrachte Sammelbehälter von PV CYCLE sind unpraktisch, weil teuer und sperrig > Alternative
Lösung von take-e-way ist der BigBag (preiswert, faltbar auch per Briefpost versendbar, verwertbar im
Recyclingprozess und damit One-way Transport)
Quelle: take-e-way GmbH
Kunststoffbehälter (PV CYCLE) Holz-Paletten-Behälter PV Big Bag (take-e-way) Europalette
o Vermischung von Dünnschichtmodulen mit kristallinen Modulen muss an der Sammelstelle bzw. spätestens
beim Abtransport der Module zwingend verhindert werden, um auszuschließen, dass hochgiftiges Cadmium
und andere toxikologisch bedenkliche Stoffe in die Abfallbehandlung mit unbedenklichen kristallinen Modulen
gelangen und damit die Gefahr besteht, dass cadmiumhaltige Stäube freigesetzt werden.
29 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Herausforderungen und zukünftige Ziele beim Sammeln und Behandeln von PV-Modul Abfällen
o Optimierung der Logistik im Vorfeld sorgt für hohe Verwertungsquoten
Separate Sammlung und Bereitstellung nach Modultyp (kristallin oder Dünnschicht) erfordert geschultes
Personal
Nötige Infrastruktur (Sammelsystem) hält Glasbruch minimal und schützt vor Rohstoff-Diebstahl
o F&E Ergebnisse zügig umsetzen, Investitionen in neue Prozesse zur optimierten Ressourcenaufbereitung
o Neue Verwendungsmöglichkeiten für neue Output-Fraktionen (recycelte Materialien)
o Optimierte Ausbeute und Reinheit für relevante Output-Fraktionen entsprechend dem gegenwärtigen Stand
der Technik optimiert Kosten und Nutzen
o Einbeziehen in aktuelle Ökobilanzierung und LCA-Betrachtungen
o Transparenz durch verbessertes Monitoring, vor allem an den Schnittstellen
o Schaffen von einheitlichen Qualitätsstandards und Managementsystemen
o Öffentlichkeitsarbeit, um Sammelsysteme dem betroffenen Anlagenbesitzer nah zu bringen
30 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Enthalten kristalline PV-Module giftige Substanzen?
Das hängt von Technologie und Materialwahl ab.
Module auf Basis von Siliciumwafern (ca. 90% des Marktanteils) vieler Hersteller enthalten häufig noch Blei in der
Zellmetallisierung und in den eingesetzten Loten. (Zur Verdeutlichung des Gesamtgehaltes im Modul: Der
Bleigehalt in SolarWorld Modulen liegt aktuell bei < 0,1% Masseanteil.)
Das Blei, ein giftiges Schwermetall, lässt sich durch unbedenkliche Materialien bei geringen Mehrkosten
vollständig substituieren. Darüber hinaus enthalten waferbasierte Module gewöhnlich keine giftigen Substanzen.
Alle gängigen Solarmodule benötigen ein Glas als Frontscheibe, das im relevanten Spektralbereich zwischen 380-
1100nm eine sehr geringen Absorption aufweist. Manche Glashersteller erhöhen die Transmission durch Beigabe
von Antimon (Sb) zur Glasschmelze. Wenn dieses Glas auf Deponien entsorgt wird, kann Antimon ins Grundwasser
gelangen. Studien deuten darauf hin, dass Antimonverbindungen ähnlich wirken wie entsprechende
Arsenverbindungen.
Quelle: FhG ISE (Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Stand 28.8.2016)
31 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen Kommentar und Einschätzung der SolarWorld AG zur elektrischen Gefährdung durch einzelne, nicht-verschaltete Solarmodule (Bsp. Lagerung Altmodule auf dem Recyclinghof) Grundsätzlich sind Solarmodule Schutzklasse II Betriebsmittel und dadurch berührsicher. Dieser Umstand wird durch die einschlägige Sicherheitsnorm IEC 61730 beschrieben und gilt für Module, die regulär betrieben werden. Für ein einzelnes Solarmodul, welches sich auf dem Recyclinghof befindet, kann nicht mehr davon ausgegangen werden, dass die Schutzklasse II Isolierung ausreichend Schutz bietet. Allerdings ist ein wesentlicher Punkt, dass die Solarmodule bzw. die zu entsorgenden Produkte nicht mit anderen Produkten seriell verschaltet werden. Dadurch sind Spannungen und Ströme auf die Erzeugung durch ein einziges Solarmodul beschränkt. Die auftretenden Spannungen sind durch die Bauart der Solarmodule beschränkt. Bei typischen Leerlaufspannungen von Kristallinen Solarmodulen, liegt diese Spannung i.d.R. unter 35 V, also deutlich unter der Gleichspannungsgrenze der sog. "Schutzkleinspannung SELV". Mit SELV betriebene Geräte, die selbst keine höheren Spannungen erzeugen, werden gemäß DIN EN 61140 (VDE 0140-1) mit der Schutzklasse III bezeichnet. Die Spannung ist so klein, dass elektrische Körperströme im Normalfall ohne Folgen bleiben. Bei Spannungen unter 25 Volt AC oder 60 Volt DC kann gänzlich auf einen Schutz gegen Berühren verzichtet werden; diese Spannungen gelten auch für Tiere und Kinder als ungefährlich. Grundsätzlich sollten Solarmodule allerdings - ähnlich wie Autobatterien - so gelagert werden, dass sie gegen Kurzschluss gesichert sind. 32 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
Technische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Übersicht bisher erprobter Recyclingverfahren für Solarmodule
Mechanisch Chemisch Thermisch Bestrahlung Andere
Schreddern Saure/ basische
Verbrennung Mikrowellen biologisch
Behandlung
Mahlen
(Cyro-Mahlen)
Solvolyse Verwendung Verwendung
Strahlen Pyrolyse
als Füllstoff als Füllstoff
Attrition,
Flotation, Dichte Ionenaustausch
Hoch- Drainage
Schmelzen,
energetische Schichten
Adsorption Verschlacken
Partikel (Deponien)
Auflösung, Fällung,
Metall- Filtration
abscheidung
Elektro- Elektrolyse
fragmentierung
Quelle: bifa Umweltinstitut
33 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Früheres Pyrolyse-Verfahren der SolarWorld AG zur Aufbereitung von PV-Modul-Abfall
1. Manuelle Beladung
2. Thermische Behandlung Folie wird aufgelöst,
bei etwa 600°C einzelne Materialien zur
weiteren Bearbeitung
Glas Zellbruch
3. Manuelle Zellen, Zellbruch,
mechanische Trennung Al, Cu, Glas
4. Chemische Aufbereitung Wafer-Wiederverwendung,
(Ätzprozesse) Silicium Wiederein-
schmelzen, Ag
Al-Rahmen Cu-Bändchen
34 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Früheres Pyrolyse-Verfahren der SolarWorld AG zur Aufbereitung von PV-Modul-Abfall
Damalige Zukunftsvision der SolarWorld AG:
o für höhere Durchsätze automatische
Beladung und automatische Klassierung/
Sortierung notwendig
o Recyclingquote 90-98% 2014 endgültige Aufgabe der SolarWorld Recyclingaktivitäten
Grund: Bei den damaligen Mengenströmen an Altmodulen hat
sich der vergleichsweise teure Pyrolyse-Prozess nicht gerechnet.
Verfahren zur thermischen Altmodulbehandlung werden aber
mit steigenden Abfallströmen und automatisieren Verfahren mit
hoher Sicherheit wieder relevant und kosteneffizient.
35 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Derzeitiger ‚Stand-der-Technik‘ zur Aufbereitung von PV-Modul-Abfall
1. Mechanische Vorzerkleinerung 2. Manuelle Schadstoffentfrachtung
Querstromzerspaner, Hammer-
Schneidmühle oder Schredder, etc.
Quelle: take-e-way GmbH
4. Nachbearbeitung 3. Separation/ Klassierung
Verfahren zur Nutzung physikalischer
Ggf. Nassaufbereitung, Unterschiede wie Dichte, Magnetismus,
Röntgenfluoreszenz, etc. elektrische Leitfähigkeit und Form
Schrittweise Rückgewinnung von Solarsilicium aus Solarzellen (Quelle: bifa Umweltinstitut)
36 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Outputfraktion – PV-Modulkomponenten und ihre Verwertungsmöglichkeiten
Modulkomponenten Materialien Masseanteil in % Verwertungsmöglichkeit
Schaumglas, Fasern, Fritten, evtl. zukünftig
Glas Natron – Kalkgläser 30 – 65
Flach-, Guss- und Hohlglas
Thermische Verwertung, Abtrennung
Verbundmaterial EVA, Acrylate, PU u.a. 5 -10
Verbinder, Zellen
Polyester, Aluminium, Thermisch bei Polymeren, Metallkreislauf für
Rückseitenabdeckung 0 – 10 (ohne Glas)
Flourpolymere, Stahl, Glas Metalle, Glasrecycling bei Glas
Aluminium, Stahl, Thermisch bei Polymeren oder auch
Rahmen 0 – 20
PU, PC, u.a. Kunststoffrecycling, Metalle in Metallkreislauf
Anschlussdosen ABS, PC, PPO, PET, u.a. 0–5 Thermische Verwertung, Kunststoffrecycling
Kupfer, Polyolefine, Metallkreislauf, Kabelrecycler,
Kabel ca. 1
Synthetischer Kautschuk, u.a. Elektronikschrottrecycling
Silikone, Polyacrylate, PE-
Dichtmassen 0 – 10 Thermisch
Schäume, PU
Füllstoffe, mineralische Zuschläge,
Füllstoffe Al2O3, TiO2, CaCO3, SiO2, C, u.a. ca. 1
Beseitigung
Keramikherstellung, Legierungszuschläge,
Kristalline Solarzellen Si, Ti, Ag, Sn, Pb, Cu, Ni, Pb, u.a. 5 – 10
Solarzellenherstellung
Elektrische Verbinder Cu, Sn, Pb, Al, Ag, u.a. ca. 1 Metallkreislauf
Quelle: bifa Umweltinstitut
37 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Rentabilität von PV-Modul-Aufbereitungsanlagen
Anlagenbau, Aktuelles Aktuelles Aufkommen
Anlagengenehmigung, Rohstoffpotential an PV-Altmodulen zur
Anlagenbetrieb der Module Entsorgung
Zustand/ Qualität der
Logistikaufwand Schadstoff- und
zur Verwertung
Anlieferung Module Gefahrenpotentiale
anstehenden Module
Rentabler Betrieb einer in allen Behandlungsschritten
ausschließlich auf PV-Module ausgerichteten
Behandlungsanlage bei der derzeitigen
Mengen- und Preissituation nicht möglich
Quelle: take-e-way GmbH
38 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Future Waste – Abfallbehandlung in der Zukunft
o Definition:
Produkt, welches neue Abfallströme generieren wird
Mögliche Entwicklung des
und dessen Abfall z.T. erst in entfernter Zukunft anfällt PV-Modul-Abfallaufkommens in Europa
Abfallwirtschaftlich relevante Mengen werden
zwar bereits prognostiziert, es ist allerdings
aufgrund geringer Rücklaufmengen noch keine
hochwertige Verwertungslösung am
Recyclingmarkt vorhanden
Verweilzeit = Lebensdauer
diese ist bei ‚Future Waste‘ sehr hoch
o Beispiele:
PV-Module
Lithium Ionen Batterien
Windräder
Verbundstoffe
Biogene Kunststoffe
o Relevanter Anstieg im PV Markt wird erst
zwischen 2020 und 2025 erwartet
Quelle Text: Montan Universität Leoben
Quelle Grafik: bifa Umweltinstitut
39 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Future Waste – Abfallbehandlung in der Zukunft
o Lösungsansatz:
Nutzung bestehende Lösungen der Beseitigung
Aufbau von Recycling- und ReUse-Lösungen
Rückkopplung zur Produktion durch Ecodesign
Gesamtheitliche Betrachtung durch LCA
Aufbau von Lenkungsmaßnahmen
Recycling
Rohstoff Produkt Abfall Beseitigung
ReUse
LCA Analyse
Quelle: Montan Universität Leoben
40 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Future Waste – Abfallbehandlung in der Zukunft
o Welche grundsätzlichen Probleme sind zu lösen?
Schadstoffe
Rohstoffbedarf und -rückgewinnung
Beispiel Kupfer Global
Fazit: Selbst bei einer 100% Recyclingquote kann durch die Abfallwirtschaft der Rohstoffbedarf nur zu
einem Teil gedeckt werden.
Quelle: Montan Universität Leoben
41 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Future Waste – Abfallbehandlung in der Zukunft
o Gesamteffizienz von Recyclingketten (Gesamteffizienz = Wirkungsgrade der Teilschritte multiplizieren)
Bsp. Wirkungsgrad
der Teilschritte: 50% 90% 80% 85% 95% = 29%
Abfälle
Sortieren Aufbereiten Aufbereiten Material Recycelte
Sammeln & (abfall- (industrie- Recycling Metalle &
Zerlegen orientiert) orientiert) (Industrie) Materialien
Reststoffe, abgetrennte Fraktionen, Verluste
Fazit: Der schwächste Teilschritt (hier Sammeln mit 50%) hat die größte Auswirkung auf die Gesamtbilanz
der Recyclingkette!
Quelle: Montan Universität Leoben
42 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Future Waste – Abfallbehandlung in der Zukunft
o Risiken, Chancen und Fragen in der Abfallbehandlung von ‚Future Waste‘
Technische Risiken durch fortlaufende Änderung der Materialzusammensetzungen (um toxische oder
teure Materialien zu ersetzen) > Immer mehr Elemente in immer geringerer Konzentration macht es
immer schwieriger zu recyceln (z.B. Silber auf der Zelle) > immer verschiedenere Modultypen
erschweren eine Weiterentwicklung von Recyclingprozessen
Finanzielle Risiken durch immer billigere Materialen > dadurch wird sich der Aufwand für Recycling für
viele Stoffe nicht mehr lohnen
Risiken Trendforschung > durch bessere Materialien wird Langlebigkeit der Produkte verbessert
Chancen durch neue und leistungsfähigere Technologien zur Abfallaufbereitung > Trend zu
industrialisierten Großanlagen mit hohen Stoffdurchsätzen
Welche sinnvollen Verwertungslösungen nutzen wir, bis ausreichende Abfallmengenströme die
Recyclingbranche zu innovativen Neuerungen ‚zwingen‘?
Welche Wertschöpfungstiefe wollen wir im eigenen Land erreichen?
Wie gestalten wir attraktive und nachhaltige Lenkungsmaßnahmen, beispielsweise durch
Verpflichtungen, Anreize und/ oder Förderung?
Quelle: Montan Universität Leoben
43 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Darstellung Trend Silbergehalt auf der Solarzelle (156x156mm)
Quelle: ITRPV 03/ 2016
44 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Material und Wertepotential kristallines PV Modul
Materialien Wertepotential ca. 320€/ t
Quelle: bifa Umweltinstitut
45 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Beispiele für PV-Modul-Recycling in der Region
o Becker Umweltdienste GmbH in Chemnitz
Probebetrieb einer Solarmodulrecyclinganlage für 2 Jahre
Wissenschaftlich begleitete mechanische Aufbereitungsversuche im Industriemaßstab
Implementierung der Aufbereitungstechnologie in E-Schrott-Gesellschaft (BEC Becker Elektrorecycling
Chemnitz GmbH) der Becker Umweltdienste GmbH geplant
Kooperation mit Partnerunternehmen
PV-Modul Recycling – Aufbereitung und Verfahren
1. Zwischenlagerung der Solarmodule von SW am Standort Chemnitz
2. Chargenweise Bearbeitung bei verfahrensoptimalen Losgrößen
3. Vorsortierung von Modulen mit und ohne Rahmen
4. Manuelle Sortierung von Holzpaletten und anderen Störstoffen
5. Zerkleinerung der Solarmodule unter Einsatz einer Staubabsaugung
6. Klassierung der Glasfraktion (< 10 mm)
7. Separation der NE-Metallfraktion (entfällt bei rahmenlosen Modulen)
8. Trennung von Laminat-Glas-Fraktion und Kunststofffraktion (EBS-Vormaterial)
9. Vermarktung der Wertstoffe und Verwertung der Reststoffe
Quelle: Becker Umweltdienste GmbH
46 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Beispiele für PV-Modul-Recycling in der Region
o EXNER Trenntechnik GmbH in Langelsheim/ Harz
Trockenmechanische Aufbereitung am Standort Langelsheim im Harz
Aktuelle Anlagenkapazität ca. 50.000 t/a für Metallverbunde
Zielfraktionen PV-Modul-Recycling:
1. Glas (Wiedereinsatz in Glasschmelzbetrieben)
2. Aluminium (Desoxidationsgranulate in der Stahlindustrie)
3. Nebenmetalle (Kupfer, Silber, etc. zum Einsatz in Edelmetallschmelzen und Kupferhütten)
4. Kunststoffe (Ersatzbrennstoffe für Zementwerke, EBS-Anlagen)
1 2 3 4
Quelle: take-e-way GmbH
47 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Beispiele für PV-Modul-Recycling in der Region
o Loser Chemie GmbH in Zwickau
Hauptgeschäft: Wasseraufbereitung und Verwertungstechnologien im E-Schrott-Bereich
Für PV-Industrie entwickelte Recyclingverfahren für seltene Metalle aus Photovoltaik-Produktions-Schrott
(Indium, Gallium, Tellur, Silber, Silicium) und zur Wiederverwertung des verwendeten Glas (hier F&E
Aktivitäten zur Trennung der Laminate für eine bessere Glasaufbereitung)
Konkretes Vorgehen:
1
1. Abscheidung von Aluminiumchlorid für Nutzung
in der Abwasseraufbereitung
3
2. Silberabscheidung aus der Kunststofffraktion
3. Nasschemische Reinigung des Silicium-Bruchs
2
mit dem Ziel der Rückführung in den
PV-Herstellungs-Kreislauf (Waferproduktion)
Quelle: Loser Chemie GmbH
48 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Beispiele für PV-Modul-Recycling in der Region
o SiC-Processing Deutschland GmbH in Bautzen
Technologie für Reinigung, Fraktionierung und Konfektionierung von festen und flüssigen
Stoffgemischen sowie für Verwertung von Nebenprodukten
Die Technologie zur Slurry-Aufbereitung beinhaltet die Trennung von Suspensionen sowie die Aufbereitung
von feinkörnigen Feststoffgemischen und diversen flüssigen Bestandteilen. Dieses Know-how kann auf das
Recycling von PV Modulen übertragen und bestehende Anlagen modifiziert werden.
Prozesskonzept
Input
Zerkleinern Sortierung
Thermische
& des festen
Verwertung
Vorsortieren Rückstands
Kunststoffe Energie Glas, Metalle
und Metalle (Wärme, Gas, Öl) und Silicium
Quelle: SiC Processing Deutschland GmbH
49 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHTechnische Möglichkeiten des Recyclings von PV Modulen
Ausblick zu Alternativen zum Solarmodulrecycling
o SecondSol GmbH in Meiningen
Die Zahl der PV-Modul-Hersteller ist zwar rückläufig, es kommen aber immer neue Produkte auf den
Markt, die mit alten Anlagen meist nicht mehr kompatibel sind. Ältere Modultypen sind bei den Herstellern
und Händlern kaum noch verfügbar oder die Hersteller sind durch Insolvenz gar nicht mehr greifbar.
Neue Produkte kommen von Herstellern (B-Ware), Händlern (Restposten und Lagerware) und aus
Insolvenzmasse
Gebrauchte Produkte kommen aus Versicherungs-
fällen, Rückrufaktionen von Herstellern, Repowering
und Demontage nach Laufzeitende
PV-Zweitmarkt zur Weiternutzung einzelner defekter
(reparierbarer) und veralteten Module, Wechselrichter
Montagesysteme, Stecker, Buchsen und Zubehör
Lösung: Neue und gebrauchte Produkte senken
Reparaturkosten und reduzieren unnötige
Ertragsausfälle.
Quelle: SecondSol GmbH
50 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH5. Kapitel ZUSAMMENFASSUNG 51 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCH
Umwelt & Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
Zusammenfassung
o Die PV Branche, abfallregulierende Behörden und Entsorger werden in einigen Jahren vor einer großen
gemeinsamen Herausforderung stehen, was die fachgerechte und nachhaltige Entsorgung stark
zunehmender PV-Modul-Abfallströme angeht.
o Herausforderung wird zum Einen die rechtliche Regulierung der Entsorgungsverantwortung, aber zum
Anderen auch die technische Weiterentwicklung bestehender Stand-der-Technik-Entsorgungsverfahren sein.
o Forschungsprojekte zum Thema werden unausweichlich sein, um den Stand der Technik weiter voran zu
treiben.
o Finanzielle Anreize und Förderung der Recyclingbranche werden die Erfolgschancen einer praxisfreundlichen
Umsetzung erhöhen.
52 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHUmwelt & Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
KONTAKT
SolarWorld Innovations GmbH
Global Environmental Affairs
Ramona Fiedler
Berthelsdorferstr. 111a
09599 Freiberg, Germany
Telefon: +49 3731 301-1205
eMail: ramona.fiedler@solarworld.com
http://www.solarworld.de
53 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHUmwelt & Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
NOCH FRAGEN
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54 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHUmwelt & Nachhaltigkeit bei der SolarWorld AG
VIELEN DANK
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FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT
55 06.09.2016 FÜR EXTERNEN GEBRAUCHSie können auch lesen
