Schädliches Blei in der Photovoltaik – Gibt es nachhaltige Alternativen?

Beim Einsatz von Solarlösungen zur Energiegewinnung sollte Nachhaltigkeit der Produkte ein wichtiger Aspekt sein, von ihrer Herstellung über die Nutzung bis hin zur Entsorgung. Schon die Produktion von Photovoltaik-Modulen kann bedenklich sein, da sehr viel Energie benötigt wird, Chemikalien zum Einsatz kommen und nach wie vor Schwermetalle eingesetzt werden.

Dies kann weitreichende Auswirkungen haben, denn besonders die giftigen Schwermetalle Blei und Cadmium werden in PV-Modulen noch immer in signifikanten Mengen verbaut: „Aus der installierten Leistung und dem leistungsbezogenen Gewicht können wir abschätzen, dass die Photovoltaik bis zum Jahr 2016 etwa 11.000 Tonnen an Blei und etwa 800 Tonnen an Cadmium verbreitet hat.“ [ISWA und ipv 2017] Dies wird besonders dann problematisch, wenn es um die Entsorgung der Module am Ende ihrer 25 bis 30-jährigen Lebensdauer geht.

Auch wenn es gesetzliche Entsorgungsvorschriften gibt, so landen aktuell noch große Mengen an alten Solarmodule auf den Deponien und werden nicht einer ordnungsgemäßen Entsorgung zugeführt. Mangels ökonomisch sinnvoller Verwertungsprozesse resultiert ein Defizit entsprechender industrieller Prozesse in der Abfallwirtschaft. Das Trennen der einzelnen Wertstoffe durch Aufbereitungssysteme wird zusätzlich erschwert, weil komplexe Verbundmaterialien fest miteinander verschmolzen sind. Bei PV-Modulen auf Misch- oder Erddeponien kann Regen und Verwitterung zur Auswaschung der Schwermetalle führen. Auch wenn Deponien umfangreiche Schutzmaßnahmen haben, können nachweislich giftige Stoffe ungeschützt in die Umwelt abgegeben werden, mit all ihren negativen Konsequenzen für Umwelt und Mensch.

Dabei stehen wir erst am Anfang dieser Herausforderung der Entsorgung von Solarmodulen, da erst in den 2010er Jahren ein wahrer Solarboom eingesetzt hat. Laut IRENA-Statistiken werden allein bis 2030 bis zu 2 Millionen Tonnen an Photovoltaik-Abfall erwartet, mit stark steigender Tendenz (60 Millionen Tonnen bis 2050). Ohne global einheitliche Standards in der Abfallwirtschaft wird die Gefahr aus den verwendeten toxischen Materialien wie Blei stark an Bedeutung gewinnen.

RoHS-Richtlinie ohne Auswirkung für Solartechnikhersteller

Es gibt zwar bereits mit der RoHS-Richtlinie („Restriction of the use of certain) Hazardous Substances in electrical and electronic Equipment“) eine internationale Regelung, die umweltschädliche Stoffe in Produkten verbietet und gleichzeitig die Nutzung von Alternativen fördern soll. Allerdings erlaubt die Richtlinie Ausnahmen, welche auch auf Solarmodulen zutreffen. Denn trotz der Verarbeitung von Blei und Cadmium in PV-Modulen sind diese nicht an die RoHS-Richtlinie gebunden und weiterhin unbeschränkt erlaubt.

Diese Entscheidung sollte kritisch hinterfragt werden, denn für jeden Hersteller von Photovoltaik-Lösungen muss das Ziel sein, dass deren Produktion, Nutzung und Entsorgung nur mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt geschieht.

Organische Solartechnik

Diesen Ansatz verfolgen wir bei Heliatek. Als Pionier für organische Solartechnologie bieten wir mit unserer innovativen, organischen Solarfolie „HeliaSol“ eine umweltfreundliche Photovoltaik-Lösung. Dabei bedeutet Produktverantwortung im Sinne der Nachhaltigkeit, die Produkte umweltverträglich zu konzipieren und herzustellen. So bestehen die Solarfolien im Kern aus organischen Materialien, geschützt durch PET-Folien. Das ermöglicht am Ende des Lebenszyklus eine einfache und umweltbewusste Entsorgung. Der geringe Material- und Energieeinsatz, der für die Produktion benötigt wird, sowie der Verzicht auf seltene Erden und giftige Schwermetalle wie Blei und Cadmium machen diese Solarenergielösung zu einem wirklich grünen Produkt.

TÜV-zertifizierte Nachhaltigkeit

Wir stehen zu unserer Produktverantwortung und haben deshalb potenzielle Umweltauswirkungen unserer Produkte professionell im Rahmen einer Ökobilanz durch den TÜV Rheinland testen lassen. Dabei wurden alle Phasen eines Produktes von der Herstellung bis zur Entsorgung untersucht und bewertet. Jeder mögliche Einflussfaktor, der dabei für die Umwelt auftreten kann, wurde berücksichtigt. Dazu zählen sämtlicher Energie- und Materialflüsse unter Berücksichtigung aller Transportwege während des Produktlebenszyklus. Dieser umfassende Bewertungsansatz berücksichtigt auch das Thema der Entsorgung am Ende der Lebenszeit, eine Schwachstelle vorhandener Ökobilanzen von Photovoltaik-Herstellern.

Die Umweltbelastung von „HeliaSol“ wurde durch eine TÜV Rheinland Ökobilanz auf unter 16 Kilogramm Äquivalent pro Quadratmeter (CO₂e/m²) zertifiziert. An sehr sonnenreichen Standorten kann Heliatek also einen extrem niedrigen CO₂-Fußabdruck von bis zu 3 g CO₂e/kWh verzeichnen, an vielen weltweiten Standorten unter 10 g CO₂e/kWh (siehe Abbildung 1 oben). Standard Solartechnologien weisen beispielsweise einen CO₂-Fußabdruck von 40 bis 100 g CO₂e/kWh auf.

Für eine wirklich grüne Solarenergie auf organische Photovoltaik (OPV) setzen

Die Bedeutung der Solarenergie nimmt stetig zu, da aufgrund des Klimawandels immer mehr auf erneuerbare Energiequellen zurückgegriffen wird. Solaranlagen bieten deshalb eine geeignete Lösung, um Strom mit möglichst geringen Auswirkungen auf die Umwelt zu erzeugen. Doch auch unter den Solartechnologien gibt es Unterschiede, wie ökologisch diese sind. Ein großes Problem ist immer noch die Verwendung der giftigen Schwermetalle Blei und Cadmium. Werden die Photovoltaik-Anlagen dann entsorgt, können die gefährlichen Substanzen bei der Entsorgung auf Deponien freigesetzt werden und die Umwelt belasten.

Nach dem Motto „Der beste Abfall ist der, der gar nicht erst entsteht“ entwickeln wir innovative Solarmodule, deren Technologie auf organischen Materialien aufgebaut ist und ganz ohne die giftigen Schwermetalle auskommt. Als OPV-Hersteller setzen wir auf einen ganzheitlichen Ansatz, bei dem nicht nur das Produkt nachhaltig ist, sondern auch deren Herstellung. Durch den kompakten Rolle-zu-Rolle Herstellungsprozess im Niedrigtemperaturverfahren wird deutlich weniger Energie benötigt als in der klassischen Siliziummodulherstellung. So benötigen die Solarfolien weniger als 6 Monate, um die Energie zu erzeugen, die während ihres gesamten Lebenszyklus aufgewendet werden muss (Energy Payback Time).

Der niedrige CO₂-Fußabdruck unserer Solarprodukte zeigt, dass diese eine geringere Auswirkung auf die globale Erwärmung haben und die Umwelt deutlich weniger belasten, als die am weitesten verbreitete siliziumbasierte Technologie. OPV stellt aktuell die grünste Lösung aller Solartechnologien dar und geht dabei weit über den Bleiverzicht hinaus.

Eine Herstellerverantwortung für eine ganzheitliche Betrachtung der potenziellen Umweltauswirkungen sollte in der Solarindustrie generell in den Fokus rücken. Im Sinne des Klimaschutzes sollten die Technologien stärker gefördert werden, welche nachhaltig grün hergestellt werden. Schließlich kann der Klimawandel nur durch eine Energiewende aufgehalten werden – unsere Zukunft liegt in den erneuerbaren Energien wie der Sonnenenergie.

Nachtrag der Autoren vom 22. Januar 2020: Dieser Artikel stellt nicht infrage, dass es in der Solarwirtschaft global bestehende rechtliche Rahmenbedingungen und existierende Entsorgungsprozesse gibt, deren Einhaltung sich die Industrie verpflichtet hat. Er beschreibt die Sichtweise der Firma Heliatek zu den Herausforderungen steigender Entsorgungs- und Recyclingaufkommen.

Über die Autoren Stephan Kube/Susanne Müller

Stephan Kube, verantwortet bei Heliatek den Bereich Marketing und greift auf über 5 Jahres Erfahrung im Bereich der Solarenergie zurück. Susanne Müller ist Teil des Produktentwicklungsteams und hat mit dem TÜV Rheinland die Ökobilanzanalyse durchgeführt.

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