Technische Störung an Solarmodul

Wie gut funktioniert eigentlich das Recycling von Photovoltaik-Modulen?

Über 1,7 Mio. Photovoltaikanlagen gibt es in Deutschland. Sie müssen Wind und Wetter, Schnee und Stürmen standhalten. Und das über einen langen Zeitraum, weshalb die Hersteller Garantien von 15 bis zu 30 Jahren gewähren. Dennoch müssen auch PV-Anlagen einmal abgebaut und entsorgt werden. Wir erklären, warum das der Fall sein kann und wie das Recycling organisiert ist.

Hausdächer oder größere, offene Freiflächen sind die idealen Plätze für PV-Anlagen. Hier bekommen sie so viel Sonne wie möglich. Je nach Region eigenen sie sich also perfekt, in kleinem aber auch in richtig großem Stil hauseigenen Strom zu erzeugen. Immer mehr Haushalte nutzen die Sonnenseite ihres Hausdachs für eine eigene PV-Anlage und auch ganze Dächer von sog. Nicht-Wohngebäuden wie z.B. Messe- oder Sporthallen werden mit Solaranlagen ausgestattet. 

Solarmodule führen (k)ein Leben auf der Sonnenseite.

Genau hier sind die Solarmodule dann auch Frost, Wind, Hagel, Schnee, Regen, Staub und Hitze ungeschützt ausgeliefert. Mechanische Schäden an einem einzelnen Modul, ausgelöst durch Äste oder einen Sturm, haben zur Folge, dass nicht nur dieses eine Modul weniger leistet, sondern die gesamte Anlage oder bauartbedingt größere Teile. Insbesondere ältere PV-Anlagen richten sich in ihrer Leistung immer nach dem schwächsten Glied, während bei einigen neueren Modellen mit anderen Verschaltungen das nicht auftritt. Generiert ein Modul – durch Schaden oder auch nur Schatten-bedingt – also weniger Strom, leistet die gesamte Anlage weniger, selbst wenn alle übrigen Module mehr Strom erzeugen könnten. Wenn das defekte Modul nicht ausgetauscht oder entfernt werden kann, kann die Reparatur der Solaranlage teuer und aufwendig werden. Der Abbau der Anlage ist dann oft einfacher und günstiger als die Reparatur. 

Subventionen für PV-Anlagen laufen nach 20 Jahren aus

Doch auch einwandfreien Anlagen droht der Abbau. Denn nach 20 Jahren in Betrieb endet für die Besitzer von Solaranlagen die Förderung gemäß dem Erneuerbare Energien Gesetz EEG. Sie erhalten dann keine subventionierten, festen Einspeisevergütungen mehr für den erzeugten Strom, den sie ins öffentliche Stromnetz einspeisen. Die dabei erzielbaren Erlöse gleichen bei manchem nicht einmal die Kosten für laufenden Ausgaben oder Reparaturen aus. Unter diesen Umständen könnten Besitzer entscheiden, ihre Anlage abzubauen – und zu entsorgen. Alternativ sollte immer geprüft werden, ob vielleicht ein Batteriespeicher einen lohnenswerte Investition sein kann, weil die Solaranlage auch nach 20 Jahren noch tadellos funktioniert. Hier mehr Infos zur Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen in Kombination mit einem Stromspeicher.

Grafik mit Zubau von Photovoltaik-Anlagen in Deutschland seit 1996 bis 2017
Der jährliche Zuwachs von neuen Photovoltaik-Anlagen in Deutschland zwischen 1996 und 2017. Fast alle Anlagen sind jünger als 20 Jahre, erhalten also noch eine Einspeisevergütung.

Heutige Photovoltaikanlagen sind technisch leistungsfähiger

Dazu kommt, dass heutige Module verglichen mit denen von vor 20 Jahren weit mehr Leistung bringen und fast doppelt so viel Strom erzeugen. Die Technik hat sich seit den ersten Solaranlagen extrem weiterentwickelt. Das bedeutet aber bei weitem nicht, dass PV-Anlagen technisch schnell veralten. Denn theoretisch altern Solaranlagen fast gar nicht. Die Module bestehen aus verschiedenen, sehr feinen Schichten unterschiedlicher Materialien. Durch die Einstrahlung der Sonne entstehen zwischen diesen Schichten durch physikalische Prozesse Stromspannungen. Bei der sogenannten Degradation reagieren die Materialien auf chemische Prozesse und altern. Das hat zur Folge, dass die Leistungsfähigkeit der Module abnimmt – allerdings wesentlich geringer als früher angenommen.

Kaum Rückgang der individuellen Leistungen bei alten PV-Anlagen

Heutige Messungen an Anlagen, die vor über 20 Jahren errichtet wurden, zeigen, dass die Verringerung der Leistung weit unter den Werten liegt, die die Hersteller im Rahmen ihrer Leistungsgarantie angeben. Seinerzeit garantierten die Hersteller mindestens 80 % Leistung des Ausgangswertes nach 20 Jahren. Tatsächlich scheint der Rückgang aber nicht bei 0,5 % pro Jahr sondern lediglich bei 0,1% zu liegen.(1) Solaranlagen altern also – aber offenbar wesentlich langsamer als angenommen. Trotzdem: Nur neuere Modelle bringen mehr Leistung auf der gleichen Fläche. Außerdem liefert der Markt inzwischen zahlreiche kostengünstige Modelle. Die Neuanschaffung könnte sich also mittelfristig als günstiger erweisen, als die Reparatur. Und so könnte es sein, dass immer mehr alte, funktionierende Anlagen ausgetauscht und fachgerecht entsorgt werden müssen.

PV-Anlagen setzen sich aus unterschiedlichen Materialien und Schichten zusammen

Infografik Schichten PV-Modul
Aufbau eines Solarpanels mit den unterschiedlichen Schichten und verwendeten Materialien. Grafik: Erdgas Südwest

Photovoltaikanlagen bestehen aus mehreren Solarmodulen und diese aus einzelnen Solarzellen. Sieht man sich das näher an, sieht das Ganze meistens aus wie ein riesiges Glaspuzzle (bei polykristallinen Modulen) bzw. wie eine schwarze Fläche (bei monokristallinen Modulen). Die einzelnen Module oder Panels verfügen auf der Oberfläche zum Schutz über eine Glasscheibe aus speziellem Solarglas, welche das Licht in dem für die Stromproduktion interessanten Spektralbereichs nahezu ungehindert durchlässt. Darunter befinden sich zusammengelötete Solarzellen aus Silizium, außerdem kommen hier die Metalle Silber, Indium, Gallium, Tellur und Selen in geringer Menge zum Einsatz. Zur Einkapselung werden die Solarzellen von einer darüber und darunter liegenden Schicht Kunststoff ummantelt. Zuletzt folgt eine weitere Kunststoffschicht zur Kaschierung der Rückseite. Außen stabilisiert ein Rahmen aus Aluminium das Solarmodul und natürlich verfügt jedes Modul über eine eigene Kabelbox mit Steckverbindung, über die der Strom abtransportiert wird. Ältere Module können bauartbedingt äußerst geringe Anteile von Blei und Cadmium enthalten.

Recycling von Solaranlagen

Was also kann recycelt werden? Oder: Kann man PV-Module überhaupt sinnvoll recyceln? Zunächst kann man feststellen, dass PV-Module wenig oder keine Materialien enthalten, deren Behandlung in der Recyclingwirtschaft gänzlich unbekannt oder besonders problematisch wären. Der Hauptbestandteil ist das Glas zum Schutz der Solarzellen. Glas ist heute bereits ein Material, dass in erheblichem Umfang wiederverwertet wird. 75% des Materials, aus dem neues Glas hergestellt wird, stammt aus dem Recycling von Altglas. 

Solarzellen enthalten wertvolle Rohstoffe

In Bezug auf das Recycling der metallischen Rohstoffe ist z.B. das relativ seltene Metall Indium interessant: Schon heute übersteigt die Menge des aus Recycling gewonnenen Indiums die Menge des neu abgebauten.(2) Allerdings machen die Kunststoffanteile das Recycling letztlich doch kompliziert. Die einzelnen Solarzellen sind in Kunststoff eingebettet, einzelne Elemente müssen daher zuerst sauber getrennt werden. Das ist aufwendig. Die Folge: Vieles landet doch in der Müllverbrennung. Die große Aufgabe scheint also, wertvolle Rohstoffe aus der Kunststoffschicht zu lösen, damit nichts verloren geht. Hier sollen Anlagen Abhilfe schaffen, die großen Backöfen ähneln. Bei Temperaturen von bis 900 °C und unter Sauerstoffabschluss verwandeln sich Kunststoffe zu Gasen wie Methan, Butan, Propan (Pyrolyse). Übrigbleibende Metalle lassen sich mittels gängiger Prozesse wiederverwerten. Neuere Anlagen können mehr als 90 % der enthaltenen Materialien zurückgewinnen.

Aber wer übernimmt das Recycling von Photovoltaikanlagen?

Die Hersteller von PV-Modulen haben bereits im Juni 2010 ein herstellerübergreifendes Recyclingsystem in Betrieb genommen (PV Cycle), mit derzeit über 300 Mitgliedern. Die am 13. August 2012 in Kraft getretene Fassung der europäischen WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive) musste bis Ende Februar 2014 in allen EU-Staaten umgesetzt sein. Sie verpflichtet Produzenten, mindestens 85 % der PV-Module kostenlos zurückzunehmen und zu recyceln. Im Oktober 2015 trat in Deutschland das Elektro- und Elektronikgerätegesetz in Kraft. Es klassifiziert PV-Module als Haushaltsgeräte und regelt Rücknahmepflichten sowie die Finanzierung des Recyclings. Private Verbraucher mit kleinen Anlagen nutzen für die kostenlose Entsorgung alter Solarpanele daher den lokalen Wertstoffhof. Nur große Anlagen werden direkt über das Entsorgungsnetzwerk von PV Cycle verarbeitet.

Fazit: Wiederverwertung von PV-Anlagen funktioniert

Photovoltaikanlagen stehen nach wie vor ganz oben auf der Liste, wenn es darum geht, einzelne Haushalte oder auch Gewerbegebiete umweltfreundlich mit eigenem Strom zu versorgen. Natürlich macht das aber nur dann Sinn, wenn das Ergebnis nicht Tonnen von umweltschädlichem Elektroschrott produziert. Das ist durch das gesetzlich vorgeschriebene Recyclingsystem gewährleistet. Wichtig ist aber nicht nur, die Wiederverwertung in großem Stil sicher zu stellen. Auch die Erhaltung bestehender Anlagen sollte gewährleistet sein, damit PV-Anlagen nicht aufgrund kleinerer Schäden komplett ausgetauscht werden müssen. Denn die Welle des Recyclings wird sich vermutlich mit Auslaufen der EEG ab 2021 erst richtig aufbauen. Deshalb wird umso wichtiger, auf die fachgerechte Entsorgung zu achten – ganz im Sinne von natürlichZukunft!


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PV & Speicher: Link zum Solar-Rechner

Belege
(1) Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer ISE, 2019, S. 43
(2) Indium and Gallium Supply Sustainability September 2007 Update, 22nd EU PV Conference, Milan, Italy, 16. Februar 2009.

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