Die Solarenergie boomt wieder. Doch der Zuwachs an installierten Photovoltaik-Modulen muss hierzulande noch stärker Fahrt aufnehmen, um die Klimaziele zu erreichen. Die aktuell installierte Leistung von rund 85.000 Megawatt muss dazu laut dem Thinktank Agora Energiewende auf 400.000 Megawatt steigen, also fast verfünffacht werden.
Das heißt: In Zukunft wird jedes zweite Hausdach mit Solarmodulen bestückt sein, hinzu kommen viele Sonnenstrom-Kraftwerke auf Freiflächen.
Umso wichtiger ist es, dass die Module nicht nur dem Klima nutzen, sondern auch umweltfreundlich produziert und recycelt werden. Eine Fraunhofer-Forschungsgruppe macht hier nun einen Schritt nach vorn – mit einem Prototyp für ein "grünes" Solarmodul.
Die heute üblicherweise verbauten Module bestehen aus Solarzellen auf Siliziumbasis sowie Glas, Metallen und Kunststoffen. Zwei Probleme müssen hier gelöst werden. Erstens ist die Gewinnung der notwendigen Rohstoffe, besonders des Siliziums, häufig umweltbelastend.
Zweitens werden die einzelnen Komponenten nach Ende der Nutzungsdauer – meist 20 bis 25 Jahre – nur selten hochwertig recycelt. Häufig wäre sogar eine Wiederverwendung noch funktionsfähiger Module möglich, die ebenfalls kaum stattfindet.
Ein Großteil der Komponenten wird bisher einfach verbrannt oder nur zu minderwertigen Produkten verarbeitet. Kreislaufwirtschaft sieht anders aus.
Holz-Verbundwerkstoff und Ethylen aus Zuckerrohr
Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik (CSP) im sachsen-anhaltischen Halle hat nun zusammen mit Partnern ein Solarmodul entwickelt, das hier deutliche Fortschritte zeigt. Dabei werden die Komponenten, die nicht direkt zur Umwandlung von Licht in Strom benötigt werden, zum großen Teilen aus Materialien gefertigt, die aus nachwachsenden Rohstoffen stammen, biologisch abbaubar oder recycelbar sind.
Der "Bio-Modul-Prototyp" leistet bei voller Sonneneinstrahlung 380 Watt. Das Fraunhofer-Projekt, in dem es entwickelt wurde, nennt sich "E‑Quadrat – Erneuerbare Energien aus Erneuerbaren Rohstoffen". Ein Vorgängerprojekt hatte sich bereits mit dem Silizium-Recycling befasst.
Bei dem neuen Modul gibt es vier Besonderheiten. So besteht sein Rahmen aus einem neuartigen Verbundmaterial mit hohem Holzanteil, das komplett recycelt und wieder in die Modulproduktion eingeschleust werden kann, ähnlich dem heute verwendetet Aluminium, aber mit besserer CO2-Bilanz.
Zudem sind die Verbindungen zwischen den Solarzellen des Moduls mit einem elektrisch leitenden Klebstoff verbunden und nicht, wie bisher meist üblich, mit bleihaltigen Loten.
Die Rückseitenabdeckung des Moduls wiederum besteht aus einer Folie, die zu 30 Prozent aus recyceltem PET-Kunststoff besteht.
Und für die transparente Folie, die als Verkapselungsmaterial für die Zellen dient, wurde zu 60 Prozent "biobasiertes" Ethylen genutzt, das aus Zuckerrohr hergestellt wurde.
Mengen werden sich in dieser Dekade verzehnfachen
Das Fraunhofer-Team hat die einzelnen Bauteile nach eigenen Angaben verschiedenen Tests unterzogen, um die Beständigkeit gegen Alterung, Wärme, Temperaturwechsel und Feuchtigkeit zu prüfen. "Es konnte gezeigt werden, dass jede Komponente, die verbaut wurde, die aktuellsten Modulstandards besteht", teilte es mit. Das Projekt trage so dazu bei, den CO2-Fußabdruck der Module zu verringern.
Wie wichtig solche Verbesserungen sind, macht die sich abzeichnende Menge an ausgedienten Solaranlagen deutlich. Die Zahl der rückgebauten Solarmodule wächst hierzulande seit etwa 2020 sprunghaft an, da die erste größere Welle von Solaranlagen nach dem Start des Erneuerbare-Energien-Gesetzes im Jahr 2000 installiert wurde.
Laut Studien wird die jährlich anfallende Menge, die für 2020 auf bis zu 100.000 Tonnen geschätzt wurde, bis 2030 auf eine Million Tonnen anwachsen, und für 2050 werden sogar 4,4 Millionen Tonnen erwartet.
Leider konnte sich bisher kein hiesiger Hersteller für die Umstellung auf das "grüne" Modell erwärmen, wie Fraunhofer-Forscher Ringo Köpge gegenüber Klimareporter° sagte. "Die aktuelle Situation für Modulfertiger in Deutschland ist wenig rosig, aber wir arbeiten weiter daran, dass es klappt."
