Recycling von PV-Modulen. Wolfgang Rommel, Karsten Wambach bifa Umweltinstitut GmbH

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Willi Stein
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1 Recycling von PV-Modulen Wolfgang Rommel, Karsten Wambach bifa Umweltinstitut GmbH

2 Inhalt bifa In Kürze In Verkehr gebrachte Mengen WEEE-Richtlinie und PV-Module Klassifizierung der Module Typische Inhaltsstoffe Beispiele heutiger Recyclingprozesse Neue Recyclingverfahren speziell für Solarmodule Systemlösung von bifa Zusammenfassung Folie 2

3 Komplettlösungen für Ihren Ertrag. bifa einige Fakten Gründung 1991 Ca. 40 MitarbeiterInnen ca. 4 Mio. Umsatz pro Jahr (davon derzeit 500 T /a institutionelle Förderung durch Freistaat Bayern) Rechtsform GmbH (nicht gewinnorientiert) Gesellschafter: Freistaat Bayern Stadt Augsburg IHK für Schwaben ca. 800 Projekte im In- und Ausland für Wirtschaft und Verwaltung Folie 3

4 bifa das Kompetenzportfolio Mechanische Prozesse Thermischchemische Prozesse Biologische Prozesse Kommunikation, Strategie, Management Bilanzierung und Lebensweg- Analyse Folie 4

Installationen Ende 2012 3,8% 9,2% 3,0% Installation 2012 MW Bayern 9624 29,5% Baden-W ürttemberg 4402 13,5% Hessen 1500

4,5% Brandenburg 2591 7,9% Berlin 98 0,3% Mecklenburg-Vorpommern 984 3,0% Niedersachsen 3009 9,2% Bremen 33 0,1% Hamburg

5 Installationen Ende ,8% 9,2% 3,0% Installation 2012 MW Bayern ,5% Baden-W ürttemberg ,5% Hessen ,6% Rheinland-Pfalz ,7% Saarland 310 0,9% NRW ,9% Thüringen 915 2,8% Sachsen ,1% Sachsen-Anhalt ,5% Brandenburg ,9% Berlin 98 0,3% Mecklenburg-Vorpommern 984 3,0% Niedersachsen ,2% Bremen 33 0,1% Hamburg 43 0,1% Schleswig-Holstein ,8% 10,9% 4,6% 4,7% 0,9% 13,5% 2,8% 4,5% 29,5% 7,9% 4,1% Summe Folie 5

6 Gute Frage! Altmodule? Defekte Module? Wohin damit? Transport und Installationsschäden? Produktionsabfälle? Fotos: K.Wambach Folie 6

7 Europäische Regelung: WEEE WEEE im EU-Parlament verabschiedet Bekanntgabe 8/2012 Innerhalb 18 Monate in nationales Recht umgesetzt (bis 14. Februar 2014) PV Module mit Consumerelektronik in einer Gruppe Kategorie 4 (Sammelgruppe 3) allerdings separate Sammlung im Referentenentwurf beabsichtigt Umsetzung in ElektroG bis Jahresende!? Nationale Registrierungspflichten Folie 7

8 Ziele WEEE, Elektrogerätegesetz Jährliches Ziel Sammlung Recycling bisher 4kg/Einwohner 75% Verwertung, 65% Recycling Neu bis kg/Einwohner Wie vor aber 5% Steigerung nach 3 Jahren % der in den Markt gebrachten Menge nach % der in den Markt gebrachten Menge oder 85% des generierten Abfalls 5% Steigerung nach 3 Jahren, 80% Verwertung 70% für Wiederverwendung und Recycling 5% Steigerung nach 3 Jahren, 85% Verwertung 80% für Wiederverwendung und Recycling Folie 8

$Neue Betrachtungsweise WEEE I: Schadstoffentfrachtung WEEE II, dazu: Ressourcenschonung,$

9 Neue Betrachtungsweise WEEE I: Schadstoffentfrachtung WEEE II, dazu: Ressourcenschonung, Sekundärrohstoffgewinnung Corporate Social Responsibility Schadstoffreduzierung Stewardship Programme Fotos: K.Wambach Folie 9

10 Unsere Aufgaben Erweiterte Produktverantwortung Sammlung Schadstoffentfrachtung Sekundärmaterialgewinnung Neue Verwendung Folie 10

11 Demontage und Rücknahme Fallbeispiel Demontage Empfehlung Kleinmodul (250 Wp) Dachanlage o.ä. (5 kwp) Großanlage (50KWp) Freifeldanlage (500 kwp) Eigentümer Installateur Installateur, Demontageunternehmen Installateur, Demontageunternehmen Händler, Wertstoffhof Gewerbliche Rücknahme, Systemnutzung Gewerbliche Rücknahme, Systemnutzung Gewerbliche Rücknahme, Systemnutzung Fotos: K.Wambach Folie 11

12 Unterscheidung von PV-Modulen nach verwendetem Halbleiter Siliziumbasierte PV: Monokristallin Multi-/polykristallin Amorph Nicht siliziumbasierte PV: Cupfer-Indium-(Gallium-)Diselenid Cadmiumtellurid Folie 12 Fotos: K.Wambach

Häufige Inhaltsstoffe in Modulen Material Cryst.

Kunststoff 7 10% 3 7% Verbinder/Leiter Cu, verzinnt ca.

0,1% Solarzellen 3 4% CdTe, ci(g)s, amorph-si, ca.

13 Häufige Inhaltsstoffe in Modulen Material Cryst. Si Dünnschicht Glas 60 85% 74 94% Aluminium %, 0% 0 20% Kunststoff 7 10% 3 7% Verbinder/Leiter Cu, verzinnt ca. 1% TCO, Mo, Stahl, Al, ca. 0,1% Solarzellen 3 4% CdTe, ci(g)s, amorph-si, ca. 0,1/% Anschlussdose 1 1,5% 1 1,5% Heute vielfach verwendete Abfallschlüssel: bzw Folie 13 Fotos: K.Wambach

14 Kupferrecycling Kupfer lässt sich hervorragend recyceln Globale Recyclingquote ca. 35 % europäische Recyclingquote ca. 45% Deutliche Reduzierung des Energieaufwandes gegenüber Primärerzeugung Energieaufwand Primärerzeugung 98 GJ/t Energieaufwand Sekundärkupfer 14 GJ/t Einsparung von 85 % Quelle: BMU, International Copper Study Group (ICSG), Folie 14

15 [t] Silizium als Rohstoff für PV-Module Silizium Jahr Si Produktion Si für PV Module 2012: Weltjahresproduktion t/a davon t/a für PV-Industrie Silizium ist zwar das zweit häufigste Element der Erde, jedoch ist eine hoch reine Gewinnung ökologisch und ökonomisch nur aus bestimmten Quarzen sinnvoll. Quelle: EPIA, PVMC Folie 15

16 Dünnschichtmodule als Sekundärrohstoffquelle Dünnschichtmodule enthalten seltene Metalle, wie z.b. Indium und Gallium Nutzungskonkurrenz zu anderen Anwendungen hoch Weltmarktverfügbarkeit sehr limitiert Wachstumsmarkt Dünnschichttechnologie 2009 Marktanteil von 22% Prognose: 2014 Marktanteil ca. 8,9% Quelle: ticrystalline-siliconmodules-set-to dominate-market-in- Folie /, 30October 2013

17 Recyclingprozess in einer Verbundglaslinie (Maltha) Quelle: PV CYCLE, Maltha

18 PV-Module im Verbundglasrecycling Entfernung von - Kabel - Dose - Rahmen Verbundglastrennung Polymer Glas Alu Fotos: K.Wambach

19 Recyclingergebnisse Exner Trenntechnik Quelle: take-e-way Folie 19

20 Beispiel Dünnschichtmodule First Solar Prozess Tellurium Ausfällung Tellurium Produkt Shredder Hammermühle In-situ Halbleiterentschichtung und Zwischenspeicher Fest/Flüssig Trennung Ionentauscher System Glas Cadmium Ausfällung Cadmium Produkt Quelle: First Solar EVA/Glas Trennung Laminat Material

mit Sulfonsäuren (Loser Chemie) Quelle: Saperatec, http://www.hauteinnovation.

21 Verfahren im Pilotstadium Trennung mit Mikroemulsionen, Lösemitteln, z.b.: Saperatec, Marubeni Cellsepa Trennung und Entschichtung von C-Si und Dünnschichtsolarmodulen mit Sulfonsäuren (Loser Chemie) Quelle: Saperatec, Quelle: Folie 21

22 Rechtliche Anforderungen werden heute gut erfüllt - Optimale Ergebnisse erst durch Sachgerechte Demontage u. Bereitstellung, getrennte Sammlung Ressourcenschonendes Recycling Verwendungen des Outputs Monitoring & Ökobilanzen Folie 22

23 Beispiel: SolarWorld/SolarCycle-Prozess PV Module Aufgabe Thermische Behandlung Abtrennung Rahmen Rahmen Ausbeute: 100 % Ausbeute: 100 % Kupfer Mechanische Behandlung Ausbeute: 72.8 % Zellenbruch Anreicherung Zellenbruch Glas Anreicherung Glas Silicium Chemische Behandlung Ausbeute: 94.3 % Folie 23

24 Ökologieindex (CML) Ökobilanzierung Schreddern und Müllverbrennung Pilotanlage automatische Anlage hohe Ökoeffizienz Niedrige Recyclingrate von Al, Cu und Glas Minderwertige Endprodukte Kostenreduktion ist unrealistisch niedrige Ökoeffizienz Schredderprozess Müllverbrennung 0 Hohe Kosten Niedrige Kosten Gewinn Umweltentlastung Umweltbelastung Pilotanlage Manuelle Separation, niedriger Durchsatz Befriedigende Recyclingrate Automatisierte Anlage Automatische Separation, hoher Durchsatz Qualitativ hochwertige Endprodukte, hohe Recyclingrate Kosten Hohe Energieeffizienz, niedrige Kosten Folie 24

25 Lösung: Kompletter Systemansatz Neue Geschäftsmodelle Qualitätsstandards und -management Schnittstellenmanagement Transparenz durch Monitoring Ausbeute und Reinheit Hohe Qualität Angepasste Prozesse optimiert Kosten/Nutzen Folie 25

26 bifa: 3 Prozess-Schritte 1 thermisch 2 mechanisch 3 chemisch Fotos: K.Wambach Folie 26

27 Zusammenfassung PV Module werden bereits seit Februar 2014 in einigen EU-Ländern gemäß WEEE entsorgt Hersteller werden für die Qualität der Entsorgung verantwortlich gemacht WEEE ist nicht auf PV ausgerichtet, unterstützt (noch) kein hochwertiges Recycling derzeit geringe Mengen Ambitionierte Sammelziele nur über die Einbeziehung aller Akteure getrennte Sammlung ermöglichen Quoten auf Basis anfallender Altgeräte ressourcenschonende Prozesse bevorzugen Investionsanreize für dezidierte Lösungen schaffen Folie 27

Komplettlösungen für Ihren Ertrag. BIfA GmbH Am Mittleren Moos 46 D-86167 Augsburg Tel.

28 Komplettlösungen für Ihren Ertrag. BIfA GmbH Am Mittleren Moos 46 D Augsburg Tel.: / Fax: / Folie 28

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