Recycling von Photovoltaikmodulen

Transkript

1 Recycling von Photovoltaikmodulen Eine ökonomische und ökologische Fallstudie 15. Nationale Photovoltaik-Tagung, SwissTech Convention Centre, Lausanne Andreas Wade (Co-Operating Agent, IEA-PVPS Task 12)

2 RESULTATE Der wachsende Abfallstrom von PV-Altmodulen stellt eine neue ökologische Herausforderung dar, bietet jedoch ebenfalls beispiellose Möglichkeiten die ökonomische Wertschöpfungskette zu erweitern. Dieser Report präsentiert eine globale Abschätzung der zu erwartenden Abfallmengenströme aus PV Modulen. Politische Maßnahmen, F&E und weitergehende Analysen sind notwendig um die Herausforderungen zu bewältigen und Rahmenbedingungen an die jeweiligen regionalen und nationalen Bedingungen anzupassen. End-of-Life Management kann zu einem signifikanten Teil der PV Wertschöpfungskette werden und neue Industrien hervorbringen.

3 RESULTATE Die Erfahrung der EU in der Ausarbeitung eines regulatorischen Rahmens (WEEE RL) kann genutzt werden um anderen Ländern zu helfen, die Lernkurve zu beschleunigen. In vielen Ländern gibt es bereits beträchtliche technologische und betriebliche Kenntnisse zum PV End-of-Life-Management. Dies kann die Entwicklung effektiver Abfallwirtschaftslösungen leiten und dabei helfen, den prognostizierten starken Anstieg der PV-Abfälle zu bewältigen.

4 GLOBAL PV PANEL ABFALL PROJEKTION Global gab es 2014 insgesamt 41.8 Millionen Tonnen Elektroschrott. Die globale Menge von PV Abfällen war 1000x weniger. Bis 2050 könnte der Anteil an PV Modulen am globalen E-Schrott Aufkommen 10% überschreiten.

5 KUMULIERTER PV ABFALL: TOP 5 REGIONEN 2050

6 WERTSCHÖPFUNGSPOTENTIAL Kumulierte PV Kapazität: 1.6 TW Kumulierte PV Kapazität: 4.5 TW Lebenszyklusgewinn: Genügend Sekundärrohstoffe für 60 Millionen neue PV Module (~ 18 GW) Kumulierte PV Abfallmenge: Millionen Tonnen Lebenszyklusgewinn: Genügend Sekundärrohstoffe für 2 Milliarden neue PV Module (~ 630 GW) Kumulierte PV Abfallmenge: Millionen Tonnen Cumulative Value Creation: Kumulierte Wertschöpfung: 450 Millionen USD durch Sekundärrohstoffe und neue Industrien Cumulative Value Creation: Kumulierte Wertschöpfung: 15 Milliarden USD durch Sekundärrohstoffe und neue Industrien

7 INNOVATIONSPOTENTIALE Mit fortschreitender Technologieentwicklung werden PV Module resourceneffizienter und mit geringerem Rohstoffbedarf gefertigt. Es ist zu erwarten, dass sich mit fortgesetztem Wachstum auch ein Sekundärmarkt für Panel, Komponenten und Rohstoffe entwickelt. Unter Betrachtung der PV Recycling Lernkurve, wird das hochwertige Recycling von Modulen für heutige Systeme die ökologisch und ökonomisch bevorzugte Verwertungsoption werden.

8 PROGNOSE DES PHOTOVOLTAIK ABFALLAUFKOMMENS

9 DAS PROGNOSE MODEL Basierend auf der Prognose des globalen Zubaus (IEA & IRENA), sowie den statistischen Daten zu Ausfallmechanismen sind zwei Abfallmengenszenarien berechnet worden. Empirische Daten zu Versagensmechanismen Wahrscheinlichkeitsverteilungen für die Ausfälle

10 RESULTATE SCHWEIZ Für die verschiedenen Ausbaupfade (IEA & IRENA) konnten verschiedene Abfallprognosen erstellt werden. Je nach Szenario, können kumulierte Abfallmengen zwischen 700 und 1500 Tonnen in 2015, ansteigend auf bis Tonnen 2030 abgeschätzt werden. Prognose nach 2030 mit größeren Unsicherheiten, da Ausbaupfade und Technologieentwicklung erheblich abweichen könnten.

11 ZUSAMMENSETZUNG DER PV MODULE UND ABFALL- CHARAKTERISIERUNG

12 MODULZUSAMMENSETZUNG & TECHNOLOGIETRENDS C-Si Thin Film Perowskit-PV, OPV, Dual-Junction?

13 ABFALLKLASSIFIZIERUNG INERTE ABFÄLLE ALLGEMEINER ABFALL GEFÄHRLICHE ABFÄLLE Alle PV Technologien enthalten Spuren von potentiell gefährlichen Substanzen wie Blei, Zinn, Zink, Cadmium, Selen, Indium, Gallium und anderen. ELEKTRO- ABFALL INDUSTRIELLER ABFALL NICHT-GEFÄHRLICHE ABFÄLLE Je nach regulatorischen Rahmen und Abfallgesetzgebung, kann dies zu verschiedenen Abfalleinstufungen führen und verschiedene Behandlungsanforderungen nach sich ziehen. Typischerweise werden die Abfalleigenschaften durch standardisierte Laugungstests ermittelt und klassifiziert.

14 PV MODUL LEBENSZYKLUSMANAGEMENT

15 LEBENSZYKLUSAKTEURE Hersteller Installateur Kunde Recycler

16 MANAGEMENT SYSTEME Je nach Segment (B2B / B2C / Duale Anwendung) gibt es verschieden Ansätze für eine regulierte oder freiwillige Rücknahme von EOL PV Modulen Wichtigster Aspekt ist die Finanzierung von Rücknahme und Recycling bei Inverkehrbringen der Module Je nach Region und regulatorischem Rahmen, gibt es Mindestanforderungen an die Behandlung (bspw. EN )

17 EU WEEE & EN Die Anforderungen der EU WEEE Richtlinie sind seit 2012 kontinuierlich in die nationalen Gesetze der Mitgliedsstaaten übernommen worden. In der Schweiz sind PV Module als Gerätekategorie in die Verordnung über die Rückgabe, die Rücknahme und die Entsorgung elektrischer und elektronischer Geräte (VREG) aufgenommen. Swissolar & SENS erecycling bieten Rücknahme- und Recyclinglösung für PV an. CENELEC hat in den letzten 3 Jahren einen Behandlungsstandard für PV Module entwickelt. SENS war im Arbeitsausschuß beteiligt und hat maßgeblich an der Gestaltung des Standards EN sowie der zugehörigen technischen Spezifikation TS für PV Altmodule mitgewirkt. Grundsätzlich besteht eine erweiterte Herstellerverantwortung, d.h. der Produzent (i.s.d.vreg) ist finanziell verantwortlich für Rücknahme und Recycling.

18 WERTSCHÖPFUNGSPOTENTIAL

19 REDUCE REUSE RECYCLE (RRR) Die technologische Weiterentwicklung der PV Technologien betrachtet kontinuierlich Materialeffizienzsteigerung und -substitution Recycling Technologien für Dünnschicht- und c-si PV sind entwickelt und industriell eingesetzt bedürfen jedoch weiterer Entwicklungen Forschungsergebnisse bestätigen ein hohes Wertschöpfungspotential aus hochwertigen Recyclingprozessen

20 BEISPIEL: REDUKTION VON SILBER Vom Materialwert her gesehen, ist Silber heute die werthaltigste Komponente im PV Modul. Schon heute werden gut 15% der globalen Silberproduktion in PV Modulen verwendet. Hier besteht ein erhebliches Einsparungspotential. Relativer Materialwert eines c-si Moduls Erwartete Silbermaterialintensität pro Wp

21 RECYCLING TECHNOLOGIEN Recycling Scheme NEDO/FAIS in Japan First Solar Recycling Prozess

22 MATERIALRÜCKGEWINNUNG Kumuliertes Technisches Potential für end-of-life Materialrückgewinnung im regular-loss Szenario. 2030