Festrede von Prof. Dr. rer. nat. habil. H. J. Werner

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1 Festrede von Prof. Dr. rer. nat. habil. H. J. Werner Institut für Physikalische Elektronik der Universität Stuttgart In seinem Festvortrag machte Prof. Werner am Beispiel der Photovoltaik (PV) deutlich, dass ein verantwortungsvoller Akademiker auch in seinem Arbeitsgebiet sehr differenziert denken und auch handeln soll. Obwohl er ein vehementer Befürworter alternativer Energien ist, prangerte an, dass bei der heutigen allgemeinen Euphorie negative Aspekte sehr oft einfach verdrängt werden. Insbesondere bei der Photovoltaik erfolgt die Verwendung der Giftstoffe Blei und Cadmium in erheblichem Umfang, obwohl sie mit geringen Mehrkosten sogar vollständig vermeidbar sind. Die in Zukunft jährlich (!) zu entsorgenden t ausgedienter Solarzellen, die deswegen möglicherweise giftiger Sondermüll sind, machen die Dimension dieses sträflich ignorierten Problems deutlich. Seine hieraus abgeleitete Ermahnung an die heutige Studenten-Generation: Akademiker sind nicht nur ihrer Fachaufgabe, ihrem persönliche beruflichen Fortkommen oder ihrer Firma verantwortlich, sondern auch ihrem Gewissen. Das erfordert oft auch den Mut zur Zivilcourage, manchmal die Bereitschaft das Arbeitsfeld zu verändern und notfalls sogar, es aufzugeben oder es zu verlassen. Diese Aufforderung entspricht sehr gut der Zielsetzung der Studienstiftung Hütte Stuttgart zur Ausbildung differenziert denkender und zu verantwortungsvollem Handeln bereiter und auch fähiger Akademiker beizutragen. Wir sind daher sehr froh, Herrn Professor Werner als Festredner für den Festakt zur Errichtung unserer Studienstiftung Hütte gewonnen zu haben und bedanken uns hier noch einmal sehr herzlich für seinen Beitrag. Gerade, weil er die heute oft gedankenlose Euphorie für Alternative Energie sehr differenziert unterstützt, ist es auch uns ein Anliegen, diese Festrede nachstehend öffentlich zugänglich zu machen.

2 pe.uni-s stuttgart t.de Photovoltaik eine gesellschaftliche Option in den Zeiten der Energiewende Jürgen H. Werner Institut für Physikalische Elektronik, Stuttgart Steinbeiszentrum Angewandte Photovoltaik, Stuttgart

3 2 Mein Photovoltaik-System 4 kw PV

4 Überblickbli pe.uni-s stuttgart t.de PV-Markt: 17 GW = 110 bis 130 km 2 PV-Module in Deutschland, t Ca t Module (1 GW) pro Jahr in Deutschland in Zukunft zu entsorgen. PV-Module: Die meisten enthalten Giftstoffe. Unnötigerweise i und auch noch fein verteilt. WEEE/RoHS: Photovoltaik bisher ausgenommen. Studien: dünn gesät. 3

5 PV-Markt

6 Erzeugter Strom in Deutschland (2010) pe.uni-s stuttgart t.de Gesamt 600 TWh/a Erneuerbar 108 TWh/a = 18 % PV 12 TWh/a = 2 % PV Biomasse Wind Wasser 5

7 Kumulierte PV-Leistung in D pe.uni-s stuttgart t.de -powe er [M MW] ? 17 GW km GW 6 stalle ed PV- in MW 0.2 km year

8 Jahres(welt)markt; PV-Module pe.uni-s stuttgart t.de PV- -Mod dules [MW W] GW/a 60 Mrd. /a t/a Year

9 PV-Module

10 pe.uni-s stuttgart t.de Zwei Typen von Modulen einzelne Zellen 1. Generation Modul: 150 bis 200 µm dick verschalten mit Bändchen 2. Generation Modul: Dünnfilm-Modul Kristallines Si (c-si) Großflächige Film-Deposition 2-3 µm Filmdicke Integrierte t Serienverschaltung a-si,,µ µc-si CdS/Cu(In,Ga)Se 2 CdTe 9

11 pe.uni-s stuttgart t.de c-si 15 % CdTe a-si CIGS 10 % 6 % 12 % 10 Wafer Dünnfilm

12 pe.uni-s stuttgart t.de PV-Materialien Dünnfilm CIGS 100% a-si/c-si CdTe 90% 80% 70% 60% 50% 40% ribbon-si multi-si 30% 20% 10% 0% mono-si Wafer 11

13 Abfallmengen

14 pe.uni-s stuttgart t.de Umweltrelevanz l Schwermetalle Cd, Pb, Bi Weitere toxische Inhaltsstoffe: Se, Te, Ga, Mo, organische Schadstoffe Unklar: - Verhalten bei mechanischer h Beschädigung - Schadstofffreisetzung beim Recycling - Umweltbelastung l t bei unsachgemäßer Entsorgung Begrenzte Reserven für In, Ga, Te, (Ag, Cu) Derzeit keinerlei Rücknahme- und Rückgabepflicht!

15 Abfallmengen in Deutschland pe.uni-s stuttgart t.de 17 bis 18 GW Module installiert t = km t Module Erwartet: ca. 30 GW Module t Lebensdauer: 20 bis 30 Jahre Wenigstens 1 GW PV pro Jahr zu ersetzen! Abfallmenge > t/jahr 14

16 Modultypen und Abfallmengen pe.uni-s stuttgart t.de Technik Si kristallin (13 %) a Si (7 %) Modulmasse Modulleistung Leistungsmasse Fläche Massenleistung Giftstoff Giftstoff [kg] [W] [g/w] [km 2 /GW] [t/gw] [mg/w],[ t/gw] 14, , Pb (Paste) 0,2 Pb (Cu Band) , CdTe 11, CdTe 100 (10 %) CIGS (11 %) 12, Cd(S) 1,3 15

17 WEEE und RoHS

18 WEEE (Elektroschrott-Verordnung) tt pe.uni-s stuttgart t.de = Directive 2002/96/EC on Waste Eectrical and Electronic Equipment PV-Module (noch) ausgenommen, Anhörung bis 17. Juni 2011 Bio Intelligence Service, EU-Studie, empfiehlt Aufnahme 17

19 RoHS pe.uni-s stuttgart t.de = Restriction of Hazardous Substances Directive PV-Module ausgenommen RoHS-Grenzwerte: Pb 0,1 %: um Hälfte unterschritten für Pb in Siebdruckpaste bei kristallinen Si-Zellen, aber 36 % Pb in Lötzinn für Bändchen! Cd 0,01 %: übertroffen von CdTe um Faktor 5000, genauso bei CdS/CIGS!. Alle Grenzwerte unterschritten bei a-si. 18

20 Studien - sind dünn gesät

21 Viele offene Fragen pe.uni-s stuttgart t.de Freisetzung von Giftstoffen t ff bei: Unsachgemäßer Deponie (Auslaugen, biologischer i Abbau) Feuer Mechanischer h Beschädigung Entsorgung/Recycling unklar 20

22 Auslaugstudien pe.uni-s stuttgart t.de Land Institution Jahr Auslaugen Ergebnis Bemerkung USA Brookhaven Lab 2004 ph = 7 keine Gefahr CdTe löst sich nicht in neutralem Wasser USA Sierra Analytical Labs, CA 2010 Waste Extraction Test (Sauere Lösung, Details unklar) Cd ausgelöst, übertrifft kalifornische Grenzwerte (1 mg/l) um Faktor 3 CdTe Module sind Sondermüll nach kalifornischem Recht N Norwegian Geotechnical Institute 2010 ph = 7,7 = 6,8 = 3,2 ph > 8 7 % Cd gelöst 29 % 40 % 0 Probengröße unklar D Uni S (ipe, ISWA) 2011 ph Wert 3 8 Cdwird ausgelöst 21

23 Zusammenfassung pe.uni-s stuttgart t.de PV-Markt: 17 GW = 110 bis 130 km 2 PV-Module in Deutschland, t. Ca t Module (1 GW) pro Jahr müssen in Zukunft entsorgt werden. PV-Module: Die meisten enthalten Giftstoffe. t ff Unnötigerweise i und auch noch fein verteilt. Eine grüne Technologie diskreditiert sich unnötigerweise WEEE/RoHS: Photovoltaik ausgenommen bisher. Studien: Datenbasis mangelhaft selbst für Auslaugen. 22