Kurs: Technik, Energie und Nachhaltigkeit | OnCourse UB

  • Lektion 3

    • Recyclebarkeit von Erneuerbaren Energieanlagen


      Recycelbarkeit von Windkraftanlagen
      Es können rund 85-90% einer Windenergieanlage recycelt werden (vgl.: Fraunhofer Institut für Chemische Technologie ICT, Institut für Abfallwirtschaft und Altlasten der TU Dresden).
      • Der feinkörnige Turmbeton eignet sich sehr gut für ein Betonrecycling, 
      • der Stahl kann ebenfalls problemlos aus dem Beton separiert werden. 
      Das Recycling der Verbundmaterialien in Form der Rotorblätter und der Gondelmaterialabdeckung stellt bisher noch ein größeres Problem dar: Rotorblätter bestehen in der Regel aus faserverstärkten Kunststoffen sowie aus Harzen und Klebern. Bei älteren Anlagen wurden größtenteils Glasfasern verwendet (GFK). Für Rotorblätter der jüngeren Generation werden auch Carbonfasern eingesetzt (CFK). Ein Großteil des Materials geht als Ersatzbrennstoff in die Zementindustrie, wobei das verbrennende Epoxidharz die Prozesswärme liefert und die Glasfasern die für die Zementherstellung notwendigen Zuschlagstoffe ersetzen. Größere Probleme bereitet die Verwertung der CFK-Segmente. Hier werden seit einigen Jahren spezielle Verfahren zur Faserrückgewinnung durch Pyrolyse erprobt (vgl.: Fachagentur Windenergie 2023).

      Recycelbarkeit von Photovaltaik-Modulen

      Zu entsorgende PV-Module fallen unter die Elektronikschrottrücknahme. Die Europäische WEEE2-Richtlinie (EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte) verpflichtet Produzenten zur kostenlosen Rücknahme von Solarmodulen und kreiert somit faktisch eine Photovoltaik Rücknahmepflicht. Die Photovoltaik Rücknahmepflicht wurde in Deutschland 2015 in den Anwendungsbereich des ElektroG2 (Elektro Gesetz) aufgenommen. Bisher wird aus alten PV-Silizium-Solarmodulen vor allem Glas und Aluminium wiedergewonnen, das entspricht zusammen mehr als 80% der Modulmasse. Das Glas hat aber eine mindere Qualität und findet bisher keine Verwertung für neue Solarmodule. Das Recycling des Siliziums ist wegen der Energieintensität der Primärsiliziumgewinnung (Schmelz-Reduktionsöfen mit 2.300° Celsius) von großer Bedeutung, ebenso die Rückgewinnung von Silber (vgl. Abbildung).

      PV-Modulhersteller und Forschungsinstitute haben in den letzten Jahren eigene Verfahren zur PV-Modulrecycling entwickelt. Sie werden unterteilt in physikalische, thermische (Pyrolyse-) und chemische Verfahren. Die größte Herausforderung liegt in der Rückgewinnung von Materialien wie Silber, Zink, Tellurium, Indium und Gallium, die gewichtsmäßig nur einen kleinen Teil der Solarzelle ausmachen. So können nach der Entfernung des Metallrahmens und der Glasabdeckung rein mechanisch Silizium-Bruchstücke hergestellt werden. Ein anschließendes nasschemisches Ätzen ermöglicht die Abscheidung des Sekundärsiliziums, welches für neue PV-Zellen wieder eingeschmolzen werden kann. Schwieriger gestaltet sich das Recycling von Dünnschichtsolarzellen, zumal teilweise auch Schwermetalle in den Solarzellen enthalten sind und die dünnen Schichten mechanisch nicht zu trennen sind.



      Abb: Distribution of mass and values in a silicon solar panel using the initial material feedstock (middle) and the recycling value (right). (Quelle:Peters, Ian Marius et al.(2024): Cradle-tocradle recycling in terawatt photovoltaics: A vision of perpetual utility, in:Joule, Volume 8, Issue 4, 899 - 912; open access article distributed under the terms of CC-BY)

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