Die Vereinigten Staaten stehen kurz vor ihrer folgenreichsten Transformation seit dem New Deal. Lesen Sie hier mehr darüber, was es braucht, um die Wirtschaft zu dekarbonisieren, und was im Weg steht. Diese Geschichte wurde ursprünglich von YaleE360 veröffentlicht und wird hier im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Climate Desk wiedergegeben.
In Odessa, Texas, Mitarbeiter eines Start-ups namens SolarCycle entladen Lastwagen mit ausgedienten Photovoltaikmodulen, die frisch aus kommerziellen Solarparks in den Vereinigten Staaten gepflückt wurden. Sie trennen die Paneele von den Aluminiumrahmen und Elektrokästen und führen sie dann Maschinen zu, die ihr Glas von den laminierten Materialien lösen, die seit etwa einem Vierteljahrhundert dazu beitragen, Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen.
Anschließend werden die Paneele geschliffen, geschreddert und einem patentierten Verfahren unterzogen, das die wertvollen Materialien – hauptsächlich Silber, Kupfer und kristallines Silizium – extrahiert. Diese Komponenten werden verkauft, ebenso wie das minderwertige Aluminium und Glas, die möglicherweise sogar in der nächsten Generation von Solarmodulen enden.
Dieser Prozess bietet einen Einblick in das, was mit einem erwarteten Anstieg ausgedienter Solarmodule passieren könnte, die aus einer Industrie kommen werden, die die am schnellsten wachsende Energiequelle in den USA darstellt. Heute landen etwa 90 Prozent der Module in den USA, die altersbedingt ihre Effizienz verloren haben oder die defekt sind, auf Mülldeponien, weil diese Option einen Bruchteil des Recyclings kostet.
Befürworter des Recyclings in den USA sagen jedoch, dass eine verstärkte Wiederverwendung wertvoller Materialien wie Silber und Kupfer dazu beitragen würde, die Kreislaufwirtschaft anzukurbeln, in der Abfall und Umweltverschmutzung durch die ständige Wiederverwendung von Materialien reduziert werden. Laut einem Bericht des National Renewable Energy Laboratory (NREL) aus dem Jahr 2021 könnte das Recycling von PV-Modulen auch das Risiko verringern, dass Deponien Giftstoffe in die Umwelt abgeben; Erhöhung der Stabilität einer Lieferkette, die weitgehend von Importen aus Südostasien abhängig ist; Senkung der Rohstoffkosten für Solar- und andere Hersteller; und die Marktchancen für US-Recycler erweitern.
Natürlich ist die Wiederverwendung von abgenutzten, aber noch funktionsfähigen Panels eine noch bessere Option. Millionen dieser Paneele landen nun in Entwicklungsländern, während andere näher an der Heimat wiederverwendet werden. Beispielsweise baut SolarCycle für seine Fabrik in Texas ein Kraftwerk, das generalüberholte Module verwenden wird.
Die Aussicht auf eine zukünftige Flut von abgelaufenen Modulen veranlasst eine Handvoll Solarrecycler zu Bemühungen, ein Missverhältnis zwischen dem derzeitigen Aufbau von Kapazitäten für erneuerbare Energien durch Versorgungsunternehmen, Städte und private Unternehmen – jedes Jahr werden weltweit Millionen von Modulen installiert – und a Mangel an Einrichtungen, die dieses Material sicher handhaben können, wenn es das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht, in etwa 25 bis 30 Jahren.
Laut dem jüngsten Quartalsbericht der Solar Energy Industries Association und des Beratungsunternehmens Wood Mackenzie soll die Solarkapazität in den USA in allen Segmenten von 2023 bis 2027 um durchschnittlich 21 Prozent pro Jahr steigen. Der erwartete Anstieg wird durch das wegweisende Inflationsminderungsgesetz von 2022 unterstützt, das neben anderen Förderungen für erneuerbare Energien eine Steuergutschrift von 30 Prozent für Solaranlagen in Wohngebieten vorsieht.
Die Fläche, die von Solarmodulen abgedeckt wird, die ab 2021 in den USA installiert wurden und bis 2030 stillgelegt werden sollen, würde laut einer NREL-Schätzung etwa 3.000 American-Football-Felder bedecken. “Es ist ein gutes Stück Verschwendung”, sagte Taylor Curtis, Rechts- und Regulierungsanalyst im Labor. Doch die Recyclingquote der Branche bleibt mit weniger als 10 Prozent weit hinter den optimistischen Wachstumsprognosen der Branche zurück.
Jesse Simons, Mitbegründer von SolarCycle, das etwa 30 Mitarbeiter beschäftigt und im vergangenen Dezember seinen Betrieb aufnahm, sagte, dass Deponien für feste Abfälle normalerweise 1 bis 2 US-Dollar für die Annahme eines Solarmoduls verlangen und auf etwa 5 US-Dollar steigen, wenn das Material als gefährlicher Abfall eingestuft wird. Im Gegensatz dazu berechnet sein Unternehmen 18 US-Dollar pro Panel. Kunden sind bereit, diesen Satz zu zahlen, weil sie möglicherweise keine Deponie finden können, die für die Annahme gefährlicher Abfälle zugelassen ist und die gesetzliche Haftung dafür übernimmt, und weil sie die Umweltauswirkungen ihrer alten Paneele minimieren wollen, sagte Simons, ein ehemaliger Sierra Club-Manager .
SolarCycle stellt seinen Kunden eine Umweltanalyse zur Verfügung, die die Vorteile des Modulrecyclings aufzeigt. Zum Beispiel verbraucht das Recycling von Aluminium 95 Prozent weniger Energie als die Herstellung von neuem Aluminium, das die Kosten für den Abbau des Rohstoffs Bauxit und den anschließenden Transport und die Raffination trägt.
Das Unternehmen schätzt, dass durch das Recycling jeder Platte die Emissionen von 97 Pfund CO2 vermieden werden; die Zahl steigt auf über 1,5 Tonnen CO2, wenn ein Panel wiederverwendet wird. Gemäß einer vorgeschlagenen Regel der Securities and Exchange Commission müssen börsennotierte Unternehmen klimabezogene Risiken offenlegen, die wahrscheinlich erhebliche Auswirkungen auf ihr Geschäft haben, einschließlich ihrer Treibhausgasemissionen.
Aluminium wird in der SolarCycle-Anlage von Solarmodulen abgezogen und in einem nahe gelegenen Metallhof verkauft. Glas wird derzeit für nur wenige Cent pro Modul zur Wiederverwendung in Grundprodukten wie Flaschen verkauft, aber Simons hofft, dass er irgendwann genug davon haben wird, um es zu einem höheren Preis an einen Hersteller neuer Solarmodulplatten zu verkaufen.
Auch kristallines Silizium, das als Grundmaterial in Solarzellen verwendet wird, sei es wert, wiedergewonnen zu werden, sagte er. Obwohl es für den Einsatz in zukünftigen Panels veredelt werden muss, vermeidet seine Verwendung die Umweltauswirkungen des Abbaus und der Verarbeitung von neuem Silizium.
SolarCycle ist eines von nur fünf Unternehmen in den USA, die von der SEIA als in der Lage aufgeführt sind, Recycling-Dienstleistungen anzubieten. Laut der US-Umweltschutzbehörde steckt die Branche noch in den Kinderschuhen und findet immer noch heraus, wie man mit der Rückgewinnung und dem anschließenden Verkauf von Panel-Komponenten Geld verdienen kann. „Elemente dieses Recyclingprozesses sind in den Vereinigten Staaten zu finden, aber es findet noch nicht in großem Maßstab statt“, sagte die EPA in einem Branchenüberblick.
Im Jahr 2016 prognostizierte die International Renewable Energy Agency (IRENA), dass bis Anfang der 2030er Jahre die weltweite Menge stillgelegter PV-Module etwa 4 Prozent der Anzahl der installierten Module entsprechen wird. Bis in die 2050er Jahre wird die Menge an Solarmodulabfällen auf mindestens 5 Millionen Tonnen pro Jahr steigen, sagte die Agentur. China, der weltweit größte Produzent von Solarenergie, wird voraussichtlich bis 2050 insgesamt mindestens 13,5 Millionen Tonnen Module stilllegen, die mit Abstand größte Menge unter den großen Solar produzierenden Nationen und fast doppelt so viel wie die USA bis dahin laut IRENA-Bericht.
Die technisch aus PV-Modulen weltweit gewinnbaren Rohstoffe könnten bis 2030 kumuliert 450 Millionen US-Dollar (in 2016) wert sein, so der Bericht. Erzeugungskapazität. Bis 2050, so der Bericht, könnte der erzielbare Wert kumulativ 15 Milliarden US-Dollar übersteigen.
Derzeit stehen Solarrecycler jedoch vor erheblichen wirtschaftlichen, technologischen und regulatorischen Herausforderungen. Ein Teil des Problems, sagt Curtis vom NREL, ist ein Mangel an Daten zu den Recyclingquoten von Modulen, was mögliche politische Maßnahmen behindert, die Solarparkbetreibern mehr Anreize bieten könnten, ausgediente Module zu recyceln, anstatt sie zu entsorgen.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Toxicity Characteristic Leaching Procedure – eine von der EPA genehmigte Methode zur Bestimmung, ob ein Produkt oder Material gefährliche Elemente enthält, die in die Umwelt gelangen könnten – bekanntermaßen fehlerhaft ist. Infolgedessen „verwalten“ einige Besitzer von Solarparks ihre Module als gefährlich, ohne eine formelle Feststellung des gefährlichen Abfalls zu treffen, sagte Curtis. Am Ende zahlen sie mehr, um sie auf Deponien zu entsorgen, die für die Behandlung gefährlicher Abfälle zugelassen sind, oder um sie zu recyceln.
Die Internationale Energieagentur hat bewertet, ob Solarmodule, die Blei, Cadmium und Selen enthalten, die menschliche Gesundheit beeinträchtigen würden, wenn sie entweder auf Sondermülldeponien oder kommunalen Deponien entsorgt würden, und festgestellt, dass das Risiko gering ist. Dennoch, so die Agentur in einem Bericht aus dem Jahr 2020, stellten ihre Ergebnisse keine Befürwortung der Deponierung dar: Recycling, so hieß es, würde Umweltbedenken „weiter mindern“.
NREL untersucht derzeit ein alternatives Verfahren zur Bestimmung, ob Platten gefährlich sind oder nicht. „Wir müssen das herausfinden, weil es definitiv die Haftung und die Kosten beeinflusst, um das Recycling wettbewerbsfähiger zu machen“, sagte Curtis.
Trotz dieser Unsicherheiten haben vier Bundesstaaten kürzlich Gesetze zum Recycling von PV-Modulen erlassen. Kalifornien, das über die meisten Solaranlagen verfügt, erlaubt die Deponierung von Modulen auf Mülldeponien, jedoch erst, nachdem sie von einem ausgewiesenen Labor als ungefährlich bestätigt wurden, was bis zu 1.500 US-Dollar kosten kann. Ab Juli 2022 gab es in Kalifornien nur eine Recyclinganlage, die Sonnenkollektoren akzeptierte.
Im Bundesstaat Washington soll im Juli 2025 ein Gesetz zur umweltgerechten Wiederverwertung von PV-Modulen in Kraft treten; Beamte aus New Jersey erwarten, in diesem Frühjahr einen Bericht über die Entsorgung von PV-Abfall herauszugeben; und North Carolina hat staatliche Umweltbeamte angewiesen, die Stilllegung von Solarprojekten im Versorgungsmaßstab zu untersuchen. (In North Carolina müssen Solarmodule derzeit als Sondermüll entsorgt werden, wenn sie Schwermetalle wie Silber oder – im Falle älterer Module – sechswertiges Chrom, Blei, Cadmium und Arsen enthalten.)
In der Europäischen Union werden ausgediente Photovoltaikmodule seit 2012 gemäß der EU-Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte, bekannt als WEEE, als Elektroschrott behandelt. Die Richtlinie verlangt von allen Mitgliedsstaaten die Einhaltung von Mindeststandards, aber die tatsächliche Rate des Recyclings von Elektroschrott variiert von Land zu Land, sagte Marius Mordal Bakke, Senior Analyst für Solarlieferantenforschung bei Rystad Energy, einem Forschungsunternehmen mit Hauptsitz in Oslo, Norwegen . Trotz dieses Gesetzes ist die PV-Recyclingrate der EU nicht besser als die US-Rate – etwa 10 Prozent – vor allem wegen der Schwierigkeit, wertvolle Materialien aus Modulen zu extrahieren, sagte Bakke. „Es wird unabhängig von den Rohstoffpreisen von selbst profitabel.“