Wie funktioniert das Recycling von Photovoltaik-Modulen?

Inhaltsverzeichnis

1. Defekte bei Solarmodulen: Reparatur oder Austausch?
2. Pflicht zum Recycling von Solaranlagen
3. Rohstoffe in PV-Anlagen
4. Aufbau einer PV-Anlage: Rohstoffe, Material, Schichten
5. Technik von Photovoltaikanlagen wird immer besser
6. Kaum Leistungsrückgang bei PV-Anlagen
7. Subventionen für PV-Anlagen: neues EEG 2023
8. Grafik Entwicklung Zubau Photovoltaik in Deutschland
9. Wiederverwertung von PV-Anlagen

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 Nicht-Wohngebäuden wie Fabrikgebäuden, Messe- oder Sporthallen werden mit Solaranlagen ausgestattet.

Defekte bei Solarmodulen: Reparatur oder Austausch?

Solarmodule sind Frost, Wind, Hagel, Schnee, Regen, Staub und Hitze ungeschützt ausgeliefert. Mechanische Schäden an einem einzelnen Modul, ausgelöst durch herabfallende 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. Leider auch dann, wenn alle übrigen Module mehr Strom erzeugen könnten.

Kann das defekte Modul nicht ausgetauscht oder entfernt werden, wird die Reparatur der Solaranlage teuer und aufwendig. Der Abbau und die Verschrottung der Anlage ist dann oft einfacher und günstiger als die Reparatur.

Pflicht zum Recycling von Solaranlagen

Wie also werden PV-Module recycelt? Seit dem 13. August 2012 gelten die europäischen WEEE-Richtlinien (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive), die seit Februar 2014 in allen EU-Staaten umgesetzt werden muss. Sie verpflichtet Produzenten, mindestens 85 % der PV-Module kostenlos zurückzunehmen und zu recyceln.

Seit Oktober 2015 gilt in Deutschland das Elektro- und Elektronikgerätegesetz, das PV-Module als Haushaltsgeräte klassifiziert. Es regelt Rücknahmepflichten sowie die Finanzierung des Recyclings.

Private Verbraucherinnen und Verbraucher mit kleinen Anlagen nutzen für die kostenlose Entsorgung alter Solarpaneele daher den lokalen Wertstoffhof. Es gibt mittlerweile auch zahlreiche Unternehmen, die Solarmodule abholen und ordnungsgemäß entsorgen.

Bereits im Juni 2010 haben die Hersteller von PV-Modulen ein herstellerübergreifendes Recyclingsystem in Betrieb genommen (PV Cycle), mit derzeit über 300 Mitgliedern.

Rohstoffe in PV-Anlagen

PV-Module enthalten nahezu keine Materialien, deren Behandlung in der Recyclingwirtschaft unbekannt oder problematisch wären. Der Hauptbestandteil ist das Glas zum Schutz der Solarzellen. Glas wird heute in erheblichem Umfang wiederverwertet.

75 % des Materials, aus dem neues Glas hergestellt wird, stammt aus dem Recycling von Altglas.

In Bezug auf das Recycling der metallischen Rohstoffe ist z.B. das 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 doch kompliziert. Die einzelnen Solarzellen sind in Kunststoff eingebettet, einzelne Elemente müssen daher zuerst sauber getrennt werden. Das ist aufwendig. 

Die Folge: Vieles landet noch in der Müllverbrennung. Die große Aufgabe liegt also darin, 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.

Aufbau einer PV-Anlage: Rohstoffe, Material, Schichten

Photovoltaikanlagen bestehen aus mehreren Solarmodulen und diese aus einzelnen Solarzellen. Das Ganze sieht aus wie ein riesiges Glaspuzzle (bei polykristallinen Modulen) bzw. wie eine schwarze Fläche (bei monokristallinen Modulen).

Auf der Oberfläche der einzelnen Module oder Panels liegt zum Schutz eine Glasscheibe aus speziellem Solarglas. Diese lässt das Licht in dem für die Stromproduktion interessanten Spektralbereichs nahezu ungehindert durch.

Darunter befinden sich zusammengelötete Solarzellen aus Silizium. Außerdem kommen hier die Metalle Silber, Indium, Gallium, Tellur und Selen in geringer Menge zum Einsatz. Eine Kunststoffschicht ummantelt die Solarzellen von oben und unten. Eine weitere Kunststoffschicht dient der Kaschierung der Rückseite.

Außen stabilisiert ein Rahmen aus Aluminium das Solarmodul. Darüber hinaus 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.

Technik von Photovoltaikanlagen wird immer besser

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 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 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 Leistungsrückgang bei PV-Anlagen

Messungen zeigen, dass PV-Anlagen, die vor über 20 Jahren errichtet wurden, weitaus mehr Leistung bringen, als Hersteller im Rahmen ihrer Leistungsgarantie angeben. Hersteller gingen anfänglich von einem Leistungsrückgang von 0,5 % pro Jahr aus. Tatsächlich scheint der Wert aber bei 0,1 % zu liegen.⁽¹⁾

Damit bringen Solaranlagen auch nach 20 Jahren noch deutlich mehr als 80 % ihrer ursprünglichen Leistung und altern 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.

Subventionen für PV-Anlagen: neues EEG 2023

Um den Ausbau der Photovoltaik in Deutschland weiter voranzutreiben, gilt seit dem 30. Juli 2022 eine EEG-Novelle. Daraus ergeben sich viele Vorteile für die Besitzer*innen von Solaranlagen:

• Abschaffen der 70 %-Regelung: Erzeugter Strom kann zu 100 % ins öffentliche Netz fließen (Volleinspeisung).
• Erhöhen der Einspeisevergütung: 13 Cent/kWh für Anlagen mit einer Leistung <10 kWp. Selbstnutzung 8,2 Cent/kWh. Mit zunehmender kWp-Leistung sinken die Vergütungssätze.
• Betreiber*innen können 2 Anlagen anmelden, z. B. eine PV-Anlage zur Volleinspeisung und eine zur Eigenversorgung. Das ermöglicht die Ausweitung der Förderung von PV-Anlagen auf Carports, auf Garagendächern oder im Garten. Ob Volleinspeisung oder Selbstversorgung, können die Betreibenden jedes Jahr neu entscheiden.

Ab 2024 ist eine Absenkung der Vergütungssätze geplant.

• Seit dem 1. Januar 2023 liegt die Umsatzsteuer für Photovoltaik-Anlagen bis 30 kW und den zugehörigen Batteriespeichern bei 0 %. Das ermöglicht die Anschaffung für Kleinanlagen ohne die bisher fällige Umsatzsteuer (inkl. Installation, Erweiterung oder Austausch von Bestandsanlagen).
• Betreiber*innen dieser Anlagengröße sind von der Einkommenssteuer befreit.
• Änderung im Steuerberatungsgesetz: Lohnsteuerhilfevereine dürfen die Einkommensteuererklärung auch dann für die Betreibenden von Photovoltaik-Anlagen erstellen, wenn diese von der Einkommensteuer befreit sind.

Ausführlichere Informationen: Erneuerbare-Energien-Gesetz 2023

Hier mehr Infos zur Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen in Kombination mit einem Stromspeicher.

Wiederverwertung von PV-Anlagen

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 am Ende des Produktlebenszyklus von Solaranlagen nicht Tonnen von umweltschädlichem Elektroschrott produziert werden. Das gewährleistet das gesetzlich vorgeschriebene Recyclingsystem.

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 in den nächsten Jahren noch weiter anwachsen, wenn die ersten Anlagen nach 20 und mehr Jahren Betrieb ausgetauscht oder abgebaut werden müssen.

Deshalb wird umso wichtiger, auf die fachgerechte Entsorgung zu achten – ganz im Sinne von natürlichZukunft!

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Den eigenen Ökostrom für das Elektroauto einfach auf dem Hausdach erzeugen? Mehr Information über die Vorteile einer PV-Anlage in Kombination mit einem Stromspeicher finden Sie hier.

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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.