Biologisch abbaubare Materialien machen Photovoltaik noch ökologischer
Das Projekt „E2 – E-Quadrat“ zielt darauf ab, die Nachhaltigkeit in der Photovoltaik zu verbessern. Dabei wurden Solarmodule entwickelt, bei denen nicht direkt zur Licht-Strom-Umwandlung benötigte Komponenten aus biologisch abbaubaren, recycelbaren oder nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Dies soll Umweltbelastungen reduzieren und den Materialkreislauf fördern. Die Innovation wurde vom Fraunhofer CSP in Zusammenarbeit mit Partnern realisiert.
Das 380 Watt-Solarmodul entstand als "Bio-Modul-Prototyp" innerhalb des Projekts "E2 – E-Quadrat. Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen".
Foto: Fraunhofer CSP
Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Photovoltaikbranche werden die Zukunft der erneuerbaren Energien wesentlich prägen. Aber: Derzeit werden in Solarmodulen noch Rohstoffe verwendet, die entweder gar nicht oder nur teilweise wieder in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können. Einige Materialien weisen sogar Mängel in der Umweltverträglichkeit auf. Hier setzt das kürzlich abgeschlossene Projekt „E2 – E-Quadrat – Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen“ an. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) in Halle (Saale) hat in Zusammenarbeit mit Partnern ein Solarmodul entwickelt, bei dem die Komponenten, die nicht direkt zur Umwandlung von Licht in Strom benötigt werden, aus biologisch abbaubaren, recycelbaren oder nachwachsenden Rohstoffen bestehen.
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Lebenszyklus herkömmlicher Photovoltaikmodule hat Schwachstellen
Der entwickelte 380-Watt-Solarmodul-Prototyp, der im Rahmen des Projekts entstanden ist, zeichnet sich durch eine besonders umweltfreundliche Materialzusammensetzung aus. Zwar ist der ökologische Fußabdruck der Photovoltaikbranche im Vergleich zu konventionellen Energiequellen geringer, da Photovoltaikanlagen während ihres Betriebs keine schädlichen Emissionen verursachen. Dennoch zeigen sich bei einer Betrachtung des gesamten Lebenszyklus von Solarmodulen – von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung – Schwachstellen. Insbesondere die Gewinnung von Silizium kann umweltbelastend sein und die Wiederverwertung der verbauten Materialien ist nur selten gewährleistet.
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Ausgediente Photovoltaikmodule sind eine schwer zu trennende Abfallquelle
Nach der durchschnittlichen Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren stellen ausgediente Photovoltaikmodule eine wertstoffreiche, aber schwer zu trennende Abfallquelle dar. Derzeit existieren noch keine umfassenden Recyclingkonzepte, was dazu führt, dass viele Komponenten entweder verbrannt oder minderwertig wiederverwendet werden. Hier setzt das Projekt „E2 – E-Quadrat“ an, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wurde (Förderkennzeichen 03EE1114). Im Rahmen des Projekts entwickelten und testeten das Fraunhofer CSP und die Novo-Tech GmbH Materialien, die einerseits witterungsbeständig sind und andererseits vollständig recycelt werden können.
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380-Watt Prototyp
Der im Projekt entstandene Prototyp des 380-Watt-Bio-Moduls hebt sich durch vier wesentliche Merkmale von herkömmlichen Modulen ab: Der Rahmen enthält einen hohen Anteil an Holz, das vollständig recycelt werden kann. Die Zellverbindungen wurden nicht mit bleihaltigen Loten, sondern mit einem elektrisch leitenden Klebstoff auf Silberbasis hergestellt. Dieser Klebstoff wird weltweit nur in einem geringen Anteil der Module verwendet. Die Rückseitenabdeckung besteht zu 30 Prozent aus recyceltem Polyethylenterephthalat (PET). Und die transparente EVA-Folie, die als Verkapselungsmaterial dient, enthält zu 60 Prozent biobasiertes Zuckerrohr-Ethylen, während herkömmlich nur EVA aus fossilen Rohstoffen verwendet wird.
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Alternatives Photovoltaikmodul reduziert CO2-Fußabdruck
Die einzelnen Komponenten des Moduls wurden intensiven Tests unterzogen, darunter beschleunigte Alterungs-, Wärme-, Feuchtigkeits- und Temperaturwechseltests. Diese Tests bestätigten, dass alle verwendeten Materialien den aktuellen Modulstandards entsprechen. Dies bietet Potenzial zur Reduktion des CO2-Fußabdrucks, indem nachwachsende Rohstoffe und die Wiederverwertung energieintensiver Rohstoffe wie Siliziumzellen eingesetzt werden. Darüber hinaus konnte durch das Projekt nachgewiesen werden, dass Biopolymere für die Photovoltaik geeignet sind, was deren Einsatz in weiteren komplexen Außenanwendungen ermöglicht.
