Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2023 in Kraft treten soll. Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nachhaltige Solarmodule, Herstellungs- und Recyclingverfahren zu entwickeln und im Produktionsmaßstab zu demonstrieren, die die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Insbesondere werden die folgenden Nachhaltigkeitsmerkmale entwickelt: (1) Recyclebarkeit und Einsatz von Sekundärrohstoffen, (2) geringer Material- und Energieverbrauch bei der Modulherstellung, (3) Vermeidung umweltbedenklichen Stoffe, (4) Reparierbarkeit des Solarmoduls, (5) Erhöhung des Jahresenergieertrages und der Modulzuverlässigkeit (Degradationsrate, Lebensdauer, Ausfall). Die Material- und Solarmodulentwicklungen werden ganzheitlich mit einer Lebenszyklusanalyse bewertet. Als Ziel gilt es, einen CO2-Fußabdruck von unter 20 g CO2eg/kWh zu erreichen und Konzepte aufzuzeigen, die den Bedarf an Blei, Antimon und Fluor im Modul bei gleichbleibenden Kosten eliminieren, das Recycling als Sekundärrohstoff ermöglichen, die Reparatur der Bypass-Dioden erlauben und eine geringe Degradation und eine hohe Lebensdauer aufweisen.
Zentrales Ziel des Gesamtvorhabens ist es nachhaltige Solarmodule zu entwickeln, welche die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und zum Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Thematische Schwerpunkte zur Optimierung im Projekt sind (1) Recyclebarkeit, (2) Material- und Energieverbrauch, (3) Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe, (4) Reparierbarkeit, (5) Ertrag und Zuverlässigkeit. Das vorgeschlagene Teilprojekt von SOLARWATT befasst sich mit der praktischen Umsetzung von Optimierungsmöglichkeiten, die im Rahmen des Gesamtprojektes erarbeitet werden. SOLARWATT wird gemeinsam mit den Partnern im Forschungsverbundvorhaben theoretische und experimentelle Fragestellungen bezüglich BOM, Verbindungstechnik und Moduldesign bearbeiten mit der Zielsetzung eine Optimierung bzgl. eines oder mehrere Schwerpunkte (1-5) zu erfüllen. Hierzu wird SOLARWATT im Rahmen des Teilprojektes durch Fertigung und Erprobung von Modul Prototypen beitragen. Ziel ist es innerhalb des Projektes Vorentscheidungen bzgl. BOM, Layout und Fertigungstechnologie zu erarbeiten, die nachfolgend eine risikoarme Überführung in eine Serienproduktion ermöglichen. Hierzu werden die vorgeschlagenen Optimierungen bezüglich Ihrer Eignung für SOLARWATT bezgl. Fertigbarkeit, Qualität, Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit unterworfen. Es wird innerhalb des Teilprojektes bewertet welche technischen Lösungen die größte Aussicht haben zu einer Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit der SOLARWATT Produkte beizutragen.
Obwohl Photovoltaik (PV) eine nachhaltige Energiequelle ist, liegt der Fokus der Photovoltaikbranche heute eher auf Effizienzsteigerung und Kostensenkung als auf Nachhaltigkeit, Kreislaufwirtschaft, Reparaturfähigkeit und Lebensdauer einzelner Komponenten. Um die Klimaziele zu erreichen, muss die PV-Stromerzeugung in Deutschland deutlich ausgebaut werden. Das Ausbauziel der Bundesregierung bis 2030 liegt aktuell bei 216 GW installierte Leistung, bis 2045 müssen es rund 450 GW sein. Das entspricht einer Menge von ca. 20 Millionen Tonnen installierter PV-Module allein bis 2030. Ausgehend von einem jährlichen Ausschuss von 5 % der Module durch Defekte aber auch Repowering, ergeben sich ca. 1 Millionen Tonnen Elektroschrott pro Jahr. Um eine Kreislaufwirtschaft auch in der PV-Branche zu etablieren, müssen diese PV Modulen möglichst repariert anstatt recycelt werden. Das Forschungsprojekt RENEW setzt hier an. Ziele Teilvorhaben 2ndlifesolar: - Integration einer neuartigen ortsaufgelösten Hochspannungsisolationsprüfung in das bestehende Prüfumfeld zur Prüfung von gebrauchten PV-Modulen - Nutzung der HV-Prüfung zur Bewertung der Raparaturfähigkeit bisher als Abfall anfallender PV-Module - Entwicklung, Erprobung und Qualifizierung von Reparaturverfahren für bisher irreparable PV-Module mit Isolationsdefekten - Qualifizierung von reparierten PV-Modulen im industriellen Maßstab - Reduzierung des Abfallaufkommens an PV-Modulen mit schadhaften polyamidbasierten Rückseitenfolien durch geeignete Reparaturlösungen und die Weiternutzung von frühzeitig ausfallenden PV-Modulen ermöglichen - Begünstigung einer nachhaltige Kreislaufwirtschaft im PV-Bereich
Das Teilvorhaben befasst sich mit der Konzipierung eines recyclingfähigen und reparierbaren Solarmoduldesigns. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Entwicklung von alternativen Einkapselungsmaterialien, Rückseitenfolien und einem entfernbarem 'potting-Material' in der Anschlussdose sowie der Verringerung des Material- und Energieeinsatzes im Herstellungsprozess. Außerdem befasst sich das Teilvorhaben mit der Aufarbeitung, Dissemination und dem Transfer der gewonnen Projektergebnisse. Im Hinblick auf die Senkung des Material- und Energieeinsatzes werden am Markt gegenwärtige Solarmoduldesigns untersucht. Insbesondere erfolgt eine Materialeinsatzoptimierung (Verringerung des Aluminiums und Glasbedarfs) unter Berücksichtigung der Modulbefestigung, der Rahmenausbildung und der Glasauswahl. Außerdem werden alternative Materialien als Grundlage für die eingesetzten Modulkomponenten ausgewählt. Ein weiterer Schwerpunkt stellen die Herstellungsrouten im Hinblick auf Umweltauswirkungen dar. Es wird eine Bewertung der Modulkonzepte, Modulmaterialien und Recyclingverfahren mit einer umfassenden Lebenszyklusanalyse (LCA) in Ecoinvest vorgenommen. Ein weiteres Ziel ist es, die Reparierbarkeit von Solarmodulen zu ermöglichen und dadurch die Ausfallwahrscheinlichkeit im Schadensfall zu verringern. Dafür sollen die Zelltopologie und Modulkomponenten wie die Anschlussdose untersucht und Konzepte zur Entfernung des Potting-Materials entwickelt werden, die einen Austausch der Bypass-Diode ermöglichen. Zusätzlich stehen der Austausch der Stecker und der Anschlussdose im Fokus des Teilvorhabens. Schließlich werden Strategien und Konzepte zur gesellschaftlichen Einbindung und zur Erzeugung von Handlungsbereitschaft entwickelt. Weiterhin erfolgt eine Erstellung von Konzepten zur Förderung der Marktakzeptanz für eventuell auftretenden Mehrkosten durch Verbesserungen im Ökodesign.
Bislang ist die Kaufentscheidung bei Solarmodulen überwiegend preisgetrieben. Bewertungskriterien wie die Recyclingfähigkeit, die CO2-Emission bei der Herstellung oder die Vermeidung umweltbedenklicher Stoffe spielen eine untergeordnete Rolle bei der Kaufentscheidung. Aus diesem Grund wird auf EU-Ebene eine Ökodesign-Verordnung mit einem dazugehörigen Energielabel für Solarmodule vorbereitet, die 2023 in Kraft treten soll. Der Kunde soll Informationen zur Nachhaltigkeit des Solarmodules erhalten. Darüber hinaus sollen Solarmodule vom Markt ferngehalten werden, die gewisse Grenzwerte überschreiten. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, nachhaltige Solarmodule, Herstellungs- und Recyclingverfahren zu entwickeln und im Produktionsmaßstab zu demonstrieren, die die geplante EU-Verordnung zum Ökodesgin und Energielabel überdurchschnittlich erfüllen. Insbesondere werden die folgenden Nachhaltigkeitsmerkmale entwickelt: (1) Recyclebarkeit und Einsatz von Sekundärrohstoffen, (2) geringer Material- und Energieverbrauch bei der Modulherstellung, (3) Vermeidung umweltbedenklichen Stoffe, (4) Reparierbarkeit des Solarmoduls, (5) Erhöhung des Jahresenergieertrages und der Modulzuverlässigkeit (Degradationsrate, Lebensdauer, Ausfall). Die Material- und Solarmodulentwicklungen werden ganzheitlich mit einer Lebenszyklusanalyse bewertet. Als Ziel gilt es, einen CO2-Fußabdruck von unter 20 g CO2eg/kWh zu erreichen und Konzepte aufzuzeigen, die den Bedarf an Blei, Antimon und Fluor im Modul bei gleichbleibenden Kosten eliminieren, das Recycling als Sekundärrohstoff ermöglichen, die Reparatur der Bypass-Dioden erlauben und eine geringe Degradation und eine hohe Lebensdauer aufweisen.