Photovoltaik: Entsorgung und Recycling 731.310 Bewertung nachhaltiger Entwicklung Gruppe: Energie und Konsum Johanna Feurstein 0201086 Matthias Humpeler 0941016 Simon Vetter 0440839 19.01.2010 731.310 Bewertung nachhaltiger Entwicklung Studenten: Feuerstein, Humpeler, Vetter 1
Inhalt Einleitung und Aufgabenstellung Überblick: PV Technologien Überblick: Entsorgungsmöglichkeiten Energiebilanz (EPBT) Beispiel Lebenszyklusanalyse Zusammenfassung Quellen 2
Einleitung Fragestellung Installation von mehreren PV-Anlagen in den 1970ern, insbesondere in Deutschland Bei einer Lebensdauer von 25-30 Jahren kommen nun die ersten Anlagen an das Ende ihrer Laufzeit Recycling und Entsorgung gewinnt an Bedeutung Wesentliche Fragen in diesem Zusammenhang: Wie werden Photovoltaikmodule derzeit entsorgt? Welches Gefährdungspotential besteht durch die Entsorgung von Photovoltaikmodulen?
Überblick: Technologie Aufbau einer PV-Anlage (on grid) Verbraucher Netzanbindung: An das allgemeine Stromnetz Anschlussbox PV-Module: Module bestehend aus normalerweise 36 Zellen, bei denen besonders die Beständigkeit und Wetterfestigkeit wichtig sind On grid-anlagen: An das allgemeine Stromnetz angeschlossen Machen rd. 99% der installierten Leistung in Europa aus Zählerkasten Stromrichter: Umwandlung des in den PV- Modulen hergestellten Gleichstroms in Wechselstrom
Überblick: Technologie Solarzellen im Detail Kristalline Silizium-Technologie Bestehend aus Silizium Monokristalline vs. Polykristalline In 2007: rd. 90% der Solarzellen Dünnschichttechnologie Mehrere verschiedene Typen; große Forschungsaktivitäten Die wichtigsten zur Zeit: Amorphes und mikrokristallines Silizium, Cadmiumtellurid & Chalcopyrite In 2007: rd. 10 der Solarzellen; erwartete Entwicklung bis 2030: 30% Verwendete Rohstoffe Glas,Aluminium, Silizium, U.a. auch Blei und Cadmium (Schwermetalle!)
Überblick: Entsorgung Kristalline Siliziummodule Behandlung kristalliner Silizummodule (Versuchsanlage Sunicon AG/Solar World) Arbeitsschritte: Vorbehandlung Thermische Behandlung Manuelle Zerlegung Ätzung bzw. Granulatherstellung VT: Rückgewinnung der Zellen -> max. 4x Wiederaufbereitung einer Zelle
Überblick: Entsorgung Dünnschichtmodue: CdTe Behandlung von Dünnschichtmodulen: CdTe (Versuchanlage First Solar) Arbeitsschritte: Zerkleinerung Schichtentfernung Lösungstrennung Glas-EVA Trennung Glasspülung Abscheidung und Entwässerung VT: 90% Glas, 95% Halbleiter wiedergewonnen
Energiebilanz (EPBT): Beispiel (1/2) Die Energiebilanz stellt Informationen über die Energieeingänge (Produktion, Entsorgung) sowie die Energieausgänge (Betrieb) eines Prozesses dar. eigene Gedanken Anlagentyp: Energieangebot: Technologie: Lebendauer: Herstellung: Betrieb: Entsorgung: PV-Anlage mit 1kWp (=derzeit ca. 8m²), Netzeinspeisung Globalstrahlungssumme (Zentraleuropa) 1100kWh/m².a kristallines Silicium 30Jahre 2400kWh/kWp => 8640MJ/kWp zurzeit: 850-950kWh/kWp -> angenommen mit 900kWh/kWp (=100%) Degradation 10-23Jahr (=90%); 23-30Jahr (=80%) 500kWh/kWp (=ca. 8m²)
Energiebilanz (EPBT): Beispiel (2/2) LB3
Folie 9 LB3 QUELLE? LB; 14.01.2010
Life Cycle Assessment Methode der Ökobilanzierung. Hierbei werden anschaulich "von der Wiege bis zur Bahre" die Umweltauswirkungen eines Produktes erfasst
Lebenszyklusemissionen Schwermetallen Quelle: First Solar, 2008
Zusammenfassung Steigendes Abfallaufkommen von PV-Anlagen erwartet Geschätztes Abfallaufkom m en in Deutschland und Europa Thema Entsorgung und Recycling gewinnt deutlich an Aufmerksamkeit und Dynamik in MWp 250 200 150 100 50 0 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 Deutschland Europa Zur Zeit noch wenige Daten bzgl. Gefahrenpotential von PV Modulen bei Deponierung
Quellen (1/2) EPIA, Greenpeace (2008), Solar Generation V 2008 EUROBSERVER (2009), Photovoltaic Barometer EUROSTAT (2009), Energy, transport and environment indicators Jungbluth, N. (2004), Life Cycle Assessment for Emerging Technolgies: Case Study for Photovoltaik and Wind Power, ecomed, S. 1-11 Jungbluth, N. (2008), Life Cycle Assessment of Photovoltaic: Update of ecoinvent data v2.0, Working Paper, ESU - Services Ltd, Uster Sander, K. et al (2004), Stoffbezogene Anforderungen an Photovoltaik-Produkte und deren Entsorgung, Umwelt-Forschungs-Plan, FKZ 202 33 304 Sander, K. et al (2007), Studie zur Entwicklung eines Rücknahme- und Verwertungssystem für photovoltaische Produkte Vasilis, M. (2007), Emissions from Photovoltaic Life Cycles, Enviromenal Science & Technology, Vol. 42, Nr. 6
Quellen (2/2) http://www.sunicon.de/aufbereitung-der-siliz.3405.0.html?&l=0 http://www.solarworld.de/solarmaterial/modulrecycling/ http://www.firstsolar.com/recycling.php http://www.pvcycle.org http://www.solarwirtschaft.de http://cordis.europa.eu/fp6/dc/index.cfm?fuseaction=usersite.fp6homepage http://www.izu.bayern.de/faq/detail_faq.php?pid=0501010100299 http://www.firstsolar.com/de/recycling.php http://www.solar-photovoltaikanlage.de/ http://www.epia.org/
World Sustainable Energy Days Was: Internationale Konferenz, Neuigkeiten im Bereich Energie, inkl. Frühstück/Mittag-/Abendessen Wann:3.-5.März 2010 Wo: Stadthalle Wels, A-4600 Wels Anmeldefrist 19.Feb Kosten: 80