Forscher haben die Umwelt- und Wirtschaftlichkeitsleistung von Recyclingstrategien bewertet, die speziell für rahmenlose Glas-Glas-Photovoltaikmodule entwickelt wurden, die mit Polyolefinelastomer (POE) eingekapselt sind. Dieses Moduldesign ist zunehmend in bifazialen Anwendungen verbreitet, doch haben sich die meisten bestehenden Recyclingstudien auf konventionelle Module mit Ethylen-Vinylacetat-(EVA)-Einkapselungsmitteln, Kunststoffrückseiten und Aluminiumrahmen konzentriert. Das internationale Forschungsteam verglich drei unterschiedliche Szenarien zur Verarbeitung eines einzelnen 27 kg schweren Moduls: thermische und chemische Behandlung des gesamten Moduls; mechanische Behandlung mit selektiver Verarbeitung, die thermische Schritte auf bestimmte Fraktionen beschränkt; und ein drittes Szenario, das nach der thermischen Behandlung eine weitere Fraktionierung durch elektrostatische Koronaseparation hinzufügt.
Jedes Recycling-Szenario wurde unter Verwendung von zwei chemischen Routen zur Metallrückgewinnung bewertet: Natriumhydroxid gefolgt von Ammoniak und Wasserstoffperoxid oder Salpetersäure in Kombination mit Wasserstoffperoxid. Als vergleichende Studie im frühen Stadium, die auf früheren Laborergebnissen basiert, verwendete die Analyse eine Gate-to-Gate-Lebenszyklusbewertung unter Verwendung der ReCiPe-2016-Midpoint-Indikatoren mit Gutschriften für vermiedene Primärmaterialien. Die wirtschaftliche Bewertung berechnete eine operative Marge auf Prozessebene basierend auf den Einnahmen aus zurückgewonnenen Materialien und ausgewählten Betriebskosten, wobei Kapitalinvestitionen und Wartungskosten für die Ausrüstung ausgeschlossen wurden.
Unter Basisannahmen zeigten die beiden gezielten Recycling-Szenarien einen reduzierten Energiebedarf und verbesserte Ergebnisse hinsichtlich der Auswirkungen auf die globale Erwärmung, wobei das dritte Szenario im Allgemeinen die geringste Verarbeitungsbelastung aufwies. Die Behandlung ganzer Module behielt jedoch in mehreren materialgetriebenen Wirkungskategorien stärkere Vorteile bei, da höhere Materialrückgewinnungsraten für Gutschriften verwendet wurden. Die bevorzugte chemische Route variierte je nach der analysierten spezifischen Wirkungskategorie. Während die operative Marge in allen Fällen positiv blieb, dominierte Silber die Einnahmen aus zurückgewonnenen Materialien, trotz seiner sehr geringen Masse innerhalb des Moduls.
Die Forscher warnten davor, dass die Vorteile gezielter Szenarien stark von den Effizienzen der elektrostatischen Separation und den Materialwerten abhängen, die der Literatur entnommen wurden und für diese spezifischen Materialströme nicht experimentell validiert wurden. Geringere Rückgewinnungsraten oder eine geringere Substitutionsleistung könnten die Umweltvorteile in bestimmten Wirkungskategorien eliminieren. Die Studie hebt die inhärenten Zielkonflikte zwischen der Verringerung der Behandlungsintensität und der Aufrechterhaltung einer ausreichend hohen Materialrückgewinnung und eines hohen Werts hervor. Designänderungen wie rahmenlose Konstruktionen eliminieren den Schritt des Rahmenentfernens, entfernen jedoch Aluminium, das relativ einfach zurückzugewinnen ist und in konventionellen Modulen erheblich zu den Einnahmen beiträgt. Im Gegensatz dazu eliminieren Glas-Glas-Designs Kunststoffrückseiten und erhöhen das Volumen des zurückgewinnbaren Glases.
Die Ergebnisse, veröffentlicht in Solar Energy Materials and Solar Cells von Aistis Rapolas Zubas, Jolita Kruopienė, Gintaras Denafas, Floriana La Marca und Alessandra Bonoli, bauen auf früheren Arbeiten zur POE-Entschichtung und mechanisch angetriebenem Hybridrecycling auf. Das Material für die Forschung wurde vom litauischen Hersteller Soli Tek bereitgestellt. Die Studie stellt fest, dass rahmenlose Module in den kommenden zehn Jahren voraussichtlich einen Marktanteil von etwa 5 % halten werden. Darüber hinaus stellten Forscher der University of New South Wales, der Gdansk University of Technology und der Polnischen Akademie der Wissenschaften fest, dass Silber bis zu 47 % des zurückgewinnbaren Werts eines Moduls ausmachen kann, obwohl ein sinkender Silbergehalt in neueren Paneelen die zukünftigen Recyclingeinnahmen verringern könnte.
Quellen: pv magazine.