Was es braucht, um eine Kreislaufwirtschaft für solare Photovoltaikanlagen zu realisieren

Bildnachweis: CC0 Public Domain

Der rasche Anstieg von Solaranlagen für Photovoltaik (PV) hat zu Bedenken hinsichtlich der Umwelt und der Lieferketten geführt. Die Vereinigten Staaten sind auf Importe von Rohstoffen für die Herstellung von Solarmodulen und Importe von PV-Zellen und -Modulen angewiesen, um die Inlandsnachfrage zu befriedigen. Mit steigender PV-Nachfrage steigt auch die Notwendigkeit, wertvolle Materialien abzubauen – eine Motivation für die Wiederverwendung und das Recycling im Haushalt.

Darüber hinaus könnten stillgelegte PV-Module in den USA bis 2030 insgesamt 1 Million Tonnen Abfall oder 1% des weltweiten Elektroschrotts ausmachen. Dies bietet nicht nur Bedenken hinsichtlich der Abfallbewirtschaftung, sondern auch Möglichkeiten für die Materialrückgewinnung und die Sekundärmärkte.

„Das verantwortungsvolle und kostengünstige Management von PV-Systemhardware ist ein wichtiger geschäftlicher und ökologischer Aspekt“, sagte Taylor Curtis, Nachhaltigkeitsanalyst beim National Renewable Energy Laboratory (NREL). „Die Reparatur, Wiederverwendung oder Wiederherstellung dieser Geräte würde negative Umweltauswirkungen verringern, Ressourcenbeschränkungen verringern und das US-Wirtschaftswachstum stimulieren.“

Curtis und ein Team von NREL-Forschern haben eine fortlaufende Analyse des Managements von PV-Modulen im Ruhestand durchgeführt, um die Vision des Labors einer Kreislaufwirtschaft für Energiematerialien zu unterstützen. Das Team führte juristische und literaturbasierte Untersuchungen durch und befragte Interessengruppen, Regulierungsbehörden und politische Entscheidungsträger der Solarindustrie. Sie veröffentlichten eine Reihe technischer NREL-Berichte, in denen Optionen und Möglichkeiten für die Wiederverwendung und das Recycling von PV-Anlagen eingegrenzt wurden.

Technische, wirtschaftliche und regulatorische Faktoren für eine PV-Kreislaufwirtschaft

Aufgrund der aktuellen Marktbedingungen und regulatorischen Hindernisse besteht für die Privatindustrie heute kaum ein Anreiz, in das Recycling, die Reparatur oder die Wiederverwendung von PV zu investieren. In den USA hat nur ein Hersteller ein „Rücknahme“ -Programm implementiert, um PV-Module im Ruhestand wiederzuverwenden oder zu recyceln. Obwohl es eine wachsende Anzahl von US-amerikanischen Recyclingunternehmen gibt, die PV-Module akzeptieren, gewinnen die meisten Unternehmen nur Schüttgut zurück und hinterlassen hochwertige Materialien wie Silber, Kupfer und Silizium ein Bericht in der Studie.

In Zukunft könnte die US-Industrie für wiedergewonnene PV-Materialien allein aus Modulen bis 2030 insgesamt 60 Millionen US-Dollar oder bis 2050 2 Milliarden US-Dollar betragen. Das Recycling von PV-Anlagen könnte die Stabilität der Lieferkette und die Ressourcensicherheit erhöhen, die Herstellungskosten senken, den Ruf eines Unternehmens verbessern und neue Produkte liefern Einnahmequellen, zusätzliche Steuervorteile und Schaffung amerikanischer Arbeitsplätze.

Um private Investitionen in den frühen Phasen neuer und erweiterter PV-Marktchancen anzuregen, empfehlen die Analysten staatlich finanzierte F & E und Analysen, um die Markt- und regulatorischen Unsicherheiten im Zusammenhang mit der Wiederverwendung und den Optionen für das Ende der Lebensdauer von PV zu verringern. F & E könnte sich auf die Entwicklung von PV-Modulen konzentrieren, die leichter repariert, wiederverwendet oder recycelt werden können, sowie auf die damit verbundenen kostengünstigen Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Die Politik ist auch für eine PV-Kreislaufwirtschaft von entscheidender Bedeutung, da sie die sichere Handhabung, Lagerung, Behandlung, den Transport, die Wiederverwendung, das Recycling und die Entsorgung von PV-Geräten gewährleistet. NREL-Analysten stellten jedoch fest, dass die bestehenden Vorschriften für Zusammenschaltung, Feuer, Gebäude und Elektrizität in den USA die Wiederverwendung von PV-Modulen oder Wechselrichtern für netzgebundene Anwendungen direkt verbieten könnten.

In den Vereinigten Staaten werden PV-Geräte wie Module, die zur Rückgewinnung von Ressourcen bestimmt sind, häufig genauso reguliert wie Geräte, die zur Entsorgung bestimmt sind. Daher besteht kein Anreiz zum Recycling, insbesondere wenn die Entsorgung weniger kostet. Gebrauchte PV-Geräte, die vor dem Recycling oder der Entsorgung angesammelt oder gelagert werden, können als fester Abfall oder gefährlicher fester Abfall eingestuft werden. Die US-Abfallgesetze variieren je nach Gerichtsbarkeit und schreiben spezifische Anforderungen an Handhabung, Lagerung und Transport vor. Transporter von PV-Geräten unterliegen möglicherweise den Vorschriften des US-Verkehrsministeriums für gefährliche Stoffe mit spezifischen Verpackungs-, Dokumentations- und anderen verkehrsbezogenen Anforderungen. Wenn PV-Geräte ins Ausland versendet werden, unterliegen sie möglicherweise internationalen Vertragsanforderungen und Exportbestimmungen.

Basierend auf ihrer Analyse empfiehlt das NREL-Team einen vielfältigen Regulierungsansatz, der die Verantwortung über die gesamte Wertschöpfungskette verteilt. Konsistente, klar definierte bundesstaatliche, staatliche und lokale Vorschriften könnten Sekundärmärkte vorschreiben und Anreize schaffen. Diese Gesetze könnten die Entsorgung von PV-Modulen verbieten, eine Ausnahme von strengen Vorschriften vorsehen oder eine Wiederverwendung erfordern. Zum Beispiel hat der Staat Washington eine Richtlinie, nach der PV-Hersteller Module kostenlos zurücknehmen oder recyceln müssen. Außerdem können Module unter weniger strengen Anforderungen an feste Abfälle reguliert werden, wenn sie recycelt werden.

Best Practices für das PV-Management am Lebensende

Im ein weiterer Bericht in der ForschungNREL-Analysten beschäftigen sich eingehender mit Alternativen für das Management von PV-Anlagen im Ruhestand. Die beste Option für jedes System, das außer Betrieb genommen wird, wird durch die geschätzten Kosten für die Überholung oder das Repowering und die prognostizierten Einnahmen aus fortgeführten Aktivitäten bestimmt.

Wenn ein System betriebsbereit ist und keinen großen Schaden erlitten hat, kann der Leistungszeitraum möglicherweise verlängert werden. Dies beinhaltet die Verlängerung der Genehmigungen sowie des Versorgungs- und Zusammenschaltungsvertrags. Während mit dieser Option keine Kapitalinvestition verbunden ist, fallen höhere Betriebs- und Wartungskosten für die Reparatur gealterter Geräte an.

Eine Sanierung ist eine Option mit detaillierten physischen und elektrischen Inspektionen und notwendigen Reparaturen. Dies könnte etwa 500 USD pro Kilowatt kosten. Wenn ein System Sturmschäden erlitten hat, können die Kosten 750 USD pro Kilowatt überschreiten. Die Überholung ist schwieriger, da Teile alter Systeme immer schwieriger zu finden sind und Anbieter von Betrieb und Wartung möglicherweise nicht über das Fachwissen verfügen, um mit älteren Systemen zu arbeiten.

Einige ältere PV-Anlagen können neu betrieben werden. Dies beinhaltet die Neugestaltung des Systems und die Installation eines neuen PV-Arrays und neuer Wechselrichter, um die Stromquelle wieder aufzubauen oder zu ersetzen. Repowering kostet oft 80% des gesamten Anlagenwertes. Eine repowered PV-Anlage ist in fast jeder Hinsicht neu und kann vorhandene Landnutzungs-, Genehmigungs-, Versorgungsverbindungs- und Strombezugspreise nutzen.

Wenn es wirtschaftlich nicht sinnvoll ist, ein System zu reparieren oder zu überholen, ist eine Außerbetriebnahme möglicherweise die richtige Option. Dies beinhaltet das Entfernen des PV-Moduls und anderer Geräte und die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustands des Grundstücks oder Daches. Dies reicht von 300 USD pro Kilowatt bis 440 USD pro Kilowatt.

Steuerliche Auswirkungen können auch zu Entscheidungen führen, da Verträge häufig so strukturiert sind, dass Projekte für Steuergutschriften und Abschreibungen in Frage kommen.

Wie ist der aktuelle Stand der US-Richtlinien und -Initiativen für das PV-Recycling?

EIN Abschlussbericht in der Reihe analysiert Bundes- und Landesvorschriften (bestehende, ausstehende und historische), die sich explizit mit dem Recycling von PV-Modulen in den USA befassen.

Die Analysten fanden keine Bundesgesetze oder -vorschriften, die sich ausdrücklich mit dem Recycling von PV-Modulen befassen. Es haben sich jedoch staatliche und branchenbezogene Richtlinien herausgebildet, die sich auf Bedenken hinsichtlich des PV-Managements am Ende der Lebensdauer beziehen. Diese staatlich und branchenorientierten Richtlinien verwenden ihre eigenen Rahmenbedingungen, die auf bestimmte Optionen für die Stilllegung von PV-Modulen zugeschnitten sind und sich somit auf verschiedene Teile der solaren Wertschöpfungskette auswirken.

Einige Bundesstaaten, wie New Jersey und North Carolina, haben im Jahr 2020 Gesetze verabschiedet, die die Untersuchung von Optionen für das PV-Management am Ende der Lebensdauer vorschreiben, um Optionen für gesetzliche oder behördliche Überlegungen zu entwickeln. Diese Forschung könnte auch wertvolle, öffentlich zugängliche Informationen über die Kosten und Verbindlichkeiten liefern, die mit PV-Recycling- und Ressourcenrückgewinnungsmöglichkeiten verbunden sind. Darüber hinaus hat Kalifornien universelle Abfallvorschriften erlassen, die sich mit der Entsorgung, dem Transport, der Lagerung, der Akkumulation und der Behandlung von Altmodulen befassen.

Ab Mai 2020 stehen in Hawaii noch Gesetze aus, die eine umfassende Untersuchung der Probleme im Zusammenhang mit dem Recycling von PV-Modulen und dem Management am Ende der Lebensdauer erfordern würden. Rhode Island hat noch ausstehende Gesetze, die im Falle eines Erlasses ein Programm zur Verwaltung und Rücknahme von PV-Modulherstellern schaffen würden. In Kalifornien stehen außerdem Gesetze zur Untersuchung und Empfehlung von Richtlinien aus, die die Wiederverwendung oder das Recycling von PV-Modulen am Lebensende sicherstellen.

„Eine Kreislaufwirtschaft für Solar-PV-Materialien wird alle in der Wertschöpfungskette einbeziehen, von Projektbesitzern und Finanziers bis hin zu Herstellern“, sagte Curtis. „Gemeinsam kann die Branche sicherstellen, dass Verbindlichkeiten wie gefährliche Stoffe vermieden werden und das Management am Ende der Lebensdauer den wirtschaftlichsten Wert erzielt und die geringstmögliche Umweltbelastung ermöglicht.“


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Bereitgestellt vom National Renewable Energy Laboratory

Zitat: Was es braucht, um eine Kreislaufwirtschaft für solare Photovoltaikanlagenmaterialien zu realisieren (2021, 5. April), abgerufen am 6. April 2021 von https://techxplore.com/news/2021-04-circular-economy-solar-photovoltaic-materials.html

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