In dem Maße, in dem die weltweite Aufmerksamkeit für den Klimawandel zunimmt und Strategien zur Kohlenstoffneutralität voranschreiten, ist die Solarenergie zu einem Eckpfeiler der globalen Agenda für saubere Energie geworden. Als saubere und erneuerbare Energiequelle spielt sie eine Schlüsselrolle bei der Energiewende.
- Nach den Daten, die von der Amerikanische Chemische Gesellschaft (ACS Publications)stieg die weltweit installierte Photovoltaik (PV)-Kapazität von 4 GW im Jahr 2000zu 760 GW im Jahr 2020mit einem Anteil von fast 4% der weltweiten Stromerzeugung. (Literaturverzeichnis)
- Nach Angaben von Unsere Welt in Datenbasierend auf Statistiken von IRENAerreichte die weltweit kumulierte installierte Solarkapazität 1.422 GW bis Ende 2023. (Literaturverzeichnis)
- Die Das Programm für photovoltaische Stromversorgungssysteme der Internationalen Energieagentur (IEA-PVPS)berichtet, dass bis Ende des Jahres 2024erreichte die weltweite kumulative Solarkapazität etwa 2.246 GW (2,25 TW). (Literaturverzeichnis)
- Projektionen von Elsevier (ScienceDirect)schätzt, dass die weltweit installierte Solarkapazität die 5.000 GW bis 2050. (Literaturverzeichnis)
Mit einer durchschnittlichen Betriebsdauer von 20 – 30 JahreEs wird erwartet, dass die ersten PV-Anlagen, die in den 2000er Jahren installiert wurden, in großem Umfang zwischen 2025-2035. Durch 2050kann der weltweite PV-Abfall über 78 Millionen metrische Tonnenund stellt uns vor große Herausforderungen in den Bereichen Ressourcenrückgewinnung, Umweltmanagement und politische Regulierung. (Literaturverzeichnis)
Herausforderungen und Umweltrisiken beim Recycling von Solarmodulen
Recycling-Herausforderungen
- Komplexe Struktur: Photovoltaik-Paneele bestehen aus Rahmen aus Aluminiumlegierungen, gehärtetem Glas, Solarzellen auf Siliziumbasis, EVA-Verkapselungen, Polymerrückseiten und Spuren von Edelmetallen (z. B. Silber), was die Materialtrennung technisch schwierig macht.
- Vernachlässigte hochwertige Materialien: Bei den meisten derzeitigen Recyclingverfahren werden nur Aluminium und Glas zurückgewonnen, die etwa 80% der Plattenmasse ausmachen, während wertvolle Materialien wie Silber, Kupfer und Silizium bei der Verarbeitung oft weggeworfen werden oder verloren gehen.
- Fest gebundene Verkapselungen: EVA-Schichten sind chemisch vernetzt und lassen sich nur schwer delaminieren, was die Demontage erschwert und die Verarbeitungskosten erhöht.
- Toxische Bestandteile: Altmodule können gefährliche Stoffe wie Blei und Kadmium enthalten, die bei unsachgemäßer Handhabung ein Kontaminationsrisiko für Boden und Wasser darstellen.
- Geringe manuelle Effizienz: Die manuelle Demontage ist arbeitsintensiv, kostspielig und für groß angelegte Aktionen ungeeignet.
Niedrige Recyclingraten und Umweltrisiken
- In den Vereinigten Staaten gibt es nur etwa 10%der ausgemusterten PV-Paneele werden recycelt; die meisten werden deponiert oder verbrannt.
- Auslaugung von Schwermetallenaus unbehandelten Platten kann zu langfristigen ökologischen Schäden führen und Risiken für die menschliche Gesundheit bergen.
Technische und wirtschaftliche Engpässe beim Recycling von PV-Modulen
| Methode | Vorteile | Beschränkungen |
| Mechanisch | Geringe Kosten, einfache Bedienung | Unvollständige Trennung, geringe Materialreinheit |
| Thermisch (Pyrolyse) | Wirksame Entfernung von Verkapselungen | Hoher Energieverbrauch, geräteintensiv |
| Chemisch | Hohe Rückgewinnungsrate, gute Materialreinheit | Teuer, schwierige Kontrolle der Verschmutzung |
Methoden anzeigen
Prozessherausforderungen und langfristige Hindernisse
| Kategorie | Aktuelle Themen | Anhaltende Herausforderungen |
| Trennungsprozess | Komplexe Materialzusammensetzung; schwer demontierbar | Immer noch abhängig von manueller oder kostspieliger Präzisionssortierung |
| Thermischer Wirkungsgrad | Herkömmliche Geräte verschleißen schnell | Ineffektiv für Module mit hohem Volumen und hoher Härte |
| Kostenmanagement | Hohe integrierte Kosten (Demontage, Transport, Sortierung) | Geringe Gewinnspanne; schwache marktbedingte Anreize |
Untersuchungen zeigen, dass das Recycling eines PV-Moduls aus kristallinem Silizium etwa $15-45während die Entsorgung auf einer Deponie nur $1-5. Das Fehlen wirtschaftlicher Anreize ist zu einem der Haupthindernisse für die Entwicklung eines globalen PV-Recyclingsystems geworden. (Bibliographie)
Schredder-Recycling-Lösung: Die zentrale Rolle der Doppelwellenzerkleinerer
In der Vorbehandlungsphase sind Zweiwellenzerkleinerer eine wichtige Technologie, um eine effiziente Materialrückgewinnung zu ermöglichen.
- Hohes Drehmoment und niedrige Geschwindigkeit: Minimiert die Staubentwicklung und verringert den Verschleiß der Geräte.
- Vielseitige Anpassungsfähigkeit: Kann mehrschichtige Verbundstrukturen wie Glas, Metallrahmen und Polymerfolien zerkleinern.
- Einheitliche Ausgabegröße: Erleichtert nachgelagerte Trennverfahren wie Magnet-, Luft- und Wirbelstromsortierung.
Konfiguration der Kernausrüstung
| Komponente | Funktion Beschreibung |
| Doppelwellenzerkleinerer | Primärzerkleinerung mit einer Korngröße von 40-60 mm |
| Intelligentes Steuerungssystem (PLC) | Auto-Reverse/Anti-Jam-Mechanismus/Überhitzung |
| Klingen aus verschleißfester Legierung | Legierter D2-Stahl oder kundenspezifische Hartlegierung |
Optionale Zusatzausrüstung (zur Optimierung der Rückgewinnungseffizienz)
| Hilfsmittel | Funktion |
| Brecher | Zerkleinert das Material weiter auf die Zielgröße (10-50 mm) |
| Magnetischer Abscheider | Extrahiert ferromagnetische Metalle (z. B. Stahlrahmen, Schrauben) |
| Wirbelstromabscheider | Sortiert Nichteisenmetalle (z. B. Aluminium, Kupfer, Silber) |
| Förderband | PVC- oder Metallkettentyp; automatische Zufuhr- und Entladegeschwindigkeitskontrolle |
| Staubsammelsystem | Verhindert Luftverschmutzung und sekundäre Umweltrisiken |
| Vibrationssieb + Windsichter | Trennt leichte Materialien (Kunststoffe, EVA-Fragmente) von Glas |
Strategische Säulen für den Aufbau eines globalen PV-Recycling-Systems: Technologie, Politik und Zusammenarbeit
Der globale Solarsektor steht vor einer Welle der Außerbetriebnahme von PV-Modulen und damit vor dringenden Umwelt- und Ressourcenproblemen. Sie dienen als wichtige Front-End-Lösung, Doppelwellenzerkleinerer die Verarbeitungseffizienz zu verbessern und die Rückgewinnung hochwertiger Materialien zu ermöglichen. Die Länder sollten den politischen Rahmen stärken, in Recyclingtechnologien investieren und robuste Sammel- und Verwertungssysteme aufbauen, um das volle Kreislaufpotenzial grüner Energie auszuschöpfen.
Zusätzliche Hinweise:
Recycelbare Materialien in PV-Modulen
Materielle Komponente |
Gewicht Anteil |
Wiederverwertbarer Wert |
Anwendung / Anmerkungen |
| Glas | ~70% | Mäßig | Kann zu Sekundärglas oder Baumaterialien recycelt werden |
| Aluminium Rahmen | ~10% | Hoch | Umgeschmolzen zur Wiederverwendung; hoher wirtschaftlicher Wert |
| Silizium-Zellen | ~5-6% | Relativ hoch | Hochreines Silizium kann gereinigt und wiederverwendet werden |
| Silber (Elektroden) | ~0.05% | Sehr hoch | Hochwertiges Metall für den Wiederverkauf oder die Wiederaufbereitung |
| Kupfer (Drähte) | ~1% | Hoch | Rückgewinnbar durch Schmelzen |
| EVA/Rückwandkunststoffe | ~10% | Begrenzt | Schwierige Wiederverwendung; thermische Verwertung oder chemisches Cracken |
| Blei/Cadmium/Chrom/Nickel | ~<0,1% | Gefährlich | Nicht wiederverwertbar; muss eingeschlossen werden, um ein Auslaufen zu verhindern |
Vielfältige Einnahmequellen im PV-Recycling
| Einnahmequelle | Beschreibung |
| Material Verkaufserlöse | Schlüssel: Aluminiumrahmen (~60-70% an Wert); sekundär: Kupfer/Silber |
| Staatliche Subventionen | Emissionsgutschriften oder finanzielle Anreize in vielen Ländern |
| ESG-Branding für Unternehmen | Die Teilnahme verbessert das ESG-Rating und die Umweltfreundlichkeit der Hersteller |
| Materielle Zirkularität | Recycelte Materialien können in die neue PV-Produktion zurückgeführt werden (geschlossener Kreislauf) |