Zweites Leben für Solarmodule Forscher wollen Lebensdauer von PV-Modulen verlängern

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Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW)

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Nicht nur wird an der Nutzbarkeit von Batterien über deren Lebensdauer hinaus geforscht. Nachhaltigkeitsziele erfordern auch von Solarmodulen ein sogenanntes zweites Leben. Beim Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) wird unter dem Projektnamen Renew verstärkt daran geforscht.

In Anbetracht der Kosten und der Verfügbarkeit seltener Ressourcen ergibt es nur Sinn, wenn Unternehmen und Regierungen daran forschen, die technischen Errungenschaften, die wir bereits haben, länger nutzbar zu machen. Oder vielleicht auf eine andere Art, wenn ein Gegenstand nicht mehr zu dem Zweck genutzt werden kann, wie ursprünglich gedacht.

Upcycling etwa beschäftigt sich damit, ausgedienten Gegenständen einen neuen Lebenszyklus zu verschaffen. Dabei geht’s allerdings meistens darum, diesen Objekten einen völlig neuen Zweck zu verpassen; unter anderem, wenn aus ausgedienten Fahrradreifen Schmuck entsteht.

Ein Begriff, der in der Elektronikindustrie für einen ähnlichen Vorgang genutzt wird, ist Second Life, das zweite Leben. Das zweite Leben von Batteriepacks für die E-Mobilität besteht beispielsweise oft darin, als Akkumulator für andere Anwendungen mit geringerer Speicherleistung genutzt zu werden. Eine Second-Life-Anwendung für Batterien aus Elektrofahrzeugen ist unter anderem die Verwendung als stationärer Energiespeicher oder als Energiequelle für E-Fahrzeuge mit einem geringeren Bedarf als Autos, zum Beispiel E-Scooter. Bei den Forschungen des Zentrums für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW) geht’s allerdings weniger um Batterien – und mehr um Solarzellen von Photovoltaik-Anlagen.

Second Life für Solarzellen

Im November 2023 ist ein Forschungsprojekt am ZSW unter dem Namen Renew gestartet, das sich in den kommenden drei Jahren mit der Reparatur und Wiederverwendung von PV-Modulen beschäftigt. Einerseits wolle man prüfen, ob es möglich ist, gebrauchte Module effektiver und mit einem höheren Durchsatz zu nutzen, um diese Module so lange wie möglich im Betrieb zu halten.

Andererseits wollte man neue Reparaturmöglichkeiten entwickeln, damit die Photovoltaik-Module länger als bisher eingesetzt werden können. Die durchschnittliche Lebensdauer kristalliner Solarzellen wird etwa vom Stromlieferant Eon auf rund 30 Jahre geschätzt, andere Schätzungen fallen mit 15 bis 20 Jahre spürbar konservativer aus, weitere mit 40 Jahren sehr viel optimistischer.

Fakt ist jedoch, dass irgendwann die Lebensdauer von PV-Modulen erreicht sein wird. Um globale Ziele hinsichtlich der Generierung von Energie aus erneuerbaren Quellen erreichen zu können, kommt es in den Augen der Forschenden des Projekts Renew nicht nur auf die verlässliche Lieferung neuer Module an, sondern auch darauf, dass alte Module möglichst lange genutzt werden können – und zwar möglichst ähnlich effektiv wie moderne Module.

Repowering sorgt für „Altlasten“

Durch den technologischen Fortschritt der vergangenen zehn Jahre kommt es aus ökonomischen Gründen vermehrt zum Repowering. Alte Module werden dabei durch neue ersetzt, weil die neuen PV-Module eine höhere Leistung auf gleicher Fläche versprechen. Die alten Module allerdings zeigen, so haben die Leute vom ZSW in ihrem Solarlabor Solab herausgefunden, kaum Leistungsdegradationen. Rund 70 Prozent, so Projektpartner 2nd Life Solar, der aussortierten PV-Module seien direkt betriebsfähig.

„Altlasten“ sorgen für Elektroschrott?

Nach dem Ausmusterungsvorgang einer Solarzelle, so die Leute von 2nd Life Solar, stünde auch zur Debatte, ob die Technologie sachgemäß entsorgt wird. Denn: „Hinzu kommt, dass die Summe an Altmodulen, die fachgerecht entsorgt werden, nicht den erwarteten Mengen entsprechen und sich die Frage stellt, wo diese Module als ungeprüfter Elektroabfall landen.“ Dass es in Deutschland Schwierigkeiten bei der korrekten Identifikation von Elektroschrott gibt, wurde auch schon zum Tag des Elektroschrotts 2023 aufgegriffen.

Auch nach dem regulären Ende der Nutzungsdauer der Module für die Stromerzeugung, in den meisten Fällen nach mehreren Dekaden, geht es langfristig und zukünftig weiterhin darum, Reparaturmöglichkeiten und Prüfmethoden zu etablieren. Maximilian Engel, Projektkoordinator des Renew-Projekts am ZSW, sagt: „Der Markt für gebrauchte Module wächst rasant, denn die Ausbauziele für die Photovoltaik sind hochgesteckt. Hierfür brauchen wir jedes Modul – ob neu oder gebraucht – bis zum Ende seiner Betriebsfähigkeit im Betrieb. Auch wenn ich mich über die momentan hohe Ausbaugeschwindigkeit freue, dürfen wir nicht den nachhaltigen Umgang mit den dazu verwendeten Ressourcen vernachlässigen. Hierzu gilt es, gebrauchte Module effizient und damit kostengünstig mit hohem Durchsatz zu qualifizieren und gegebenenfalls zu reparieren, um sie weiter in Betrieb zu halten.“

Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört mit zu den führenden Instituten für angewandte Forschung in den großen Themen der Energiewende, unter anderem Photovoltaik, Windenergie, Batterien, Brennstoffzellen, Elektrolyse und mehr. Neben dem ZSW sind die Unternehmen 2nd Life Solar, HaWe Engineering sowie ELMED Dr. Ing. Mense am Projekt Renew beteiligt. Das dreijährige Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Weitere Informationen zu Renew gibt’s auf der Webseite des ZSW. (sb)

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