Entwicklung nachhaltigerer Solarmodule an der TH Köln
Die Technische Hochschule Köln arbeitet gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft an der Verbesserung von Solarmodulen, um deren Umweltverträglichkeit und Lebensdauer zu erhöhen. Ziel ist es, die Wiederverwertung der Module zu erleichtern und den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren.
Herausforderungen bei der Wiederverwertung von Solarmodulen
Solarmodule bestehen aus mehreren Materialien wie Glas, Kunststofffolien, Solarzellen und Elektronik, die von einem Aluminiumrahmen gehalten werden. Die Trennung dieser Komponenten gestaltet sich bislang schwierig, was die Reparatur und das Recycling erschwert. Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden deshalb energieeffizientere Materialien sowie ein neues, reparierbares Design für Anschlussdosen entwickelt. Diese Maßnahmen sollen den Material- und Energieverbrauch bei der Herstellung senken, umweltgefährdende Stoffe vermeiden und den Energieertrag steigern, erläutert Prof. Dr. Ulf Blieske vom Cologne Institute for Renewable Energy (CIRE) der TH Köln.
Interdisziplinäre Zusammenarbeit und Materialuntersuchungen
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Erneuerbare Energien, Materialwissenschaften, Werkstoffanwendung und Lebenszyklusanalyse der TH Köln bündelten ihre Kompetenzen. Im Fokus standen dabei insbesondere drei zentrale Komponenten: Solarglas, Kunststofffolien und Vergussmassen zur Isolierung.
- Solarglas: Ein von einem Partnerunternehmen bereitgestelltes dünnes Solarglas, das weniger Energie bei der Herstellung benötigt, wurde auf seine Stabilität geprüft. Dabei zeigte sich, dass bestehende Normen für Stabilitätstests nicht uneingeschränkt auf dünne Gläser anwendbar sind und angepasst werden sollten. Zudem konnte Solarglas ohne den Einsatz des toxischen Metalls Antimon hergestellt werden, ohne die Lichtdurchlässigkeit zu beeinträchtigen.
- Kunststofffolien: Für den Schutz der Solarzellen wurden nachhaltigere Folien aus natürlichen Rohstoffen wie Holzfasern oder Reisabfällen getestet. Einige dieser Varianten erwiesen sich als stabil und recycelbar.
- Vergussmassen: Entfernbare Vergussmassen in Anschlussdosen ermöglichen eine leichtere Reparatur sicherheitsrelevanter Elektronik, da defekte Stecker ausgetauscht werden können.
Wirtschaftliche und ökologische Analysen
Das Projektteam führte zudem eine Lebenszyklusanalyse durch, bei der die Produktion von Solarmodulen in Deutschland und China sowie das Recycling am Ende der Nutzungsdauer verglichen wurden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Herstellung in Deutschland etwa 25 % weniger Treibhausgasemissionen verursacht.
Darüber hinaus wurden Marktperspektiven für nachhaltige Solarmodule untersucht. Um deren Verbreitung zu fördern, sind neben wirtschaftlichen Strategien auch politische und regulatorische Rahmenbedingungen erforderlich. Partizipative Workshop-Formate erwiesen sich hierbei als effektives Mittel, um verschiedene Ebenen und Akteure einzubeziehen.
Projektübersicht und Förderungen
Das Verbundprojekt „GreenSolarModules“ wird vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE koordiniert. Die TH Köln ist mit mehreren Instituten beteiligt, darunter das Cologne Institute for Renewable Energy, das Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, das Institut für Material- und Prozesstechnologie sowie das Institute for Natural Resources Technology and Management.
Weitere Partner sind das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP, das Fraunhofer Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS sowie die EXXERGY GmbH. Unterstützt wird das Projekt von assoziierten Partnern aus der Industrie, die Materialtests und Recyclingprozesse begleiten.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das dreijährige Vorhaben im Rahmen des Programms „Innovationen für die Energiewende“ mit rund 4,37 Millionen Euro, wovon etwa 390.000 Euro an die TH Köln fließen.
