Ausgediente Solarmodule als Baumaterial nutzen

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von pv magazine Global

Wissenschaftler des Indian Institute of Science haben die Idee entwickelt, Photovoltaik-Module am Ende ihres Lebenszyklus (EoL) als kostengünstiges Baumaterial mit geringem Energieverbrauch weiter zu verwenden. Die Forschungsgruppe betonte, dass das Recycling von Solarmodulen derzeit wirtschaftlich nicht rentabel ist. Ihr Ansatz bestehe daher darin, herkömmliche Solarmodule ohne jegliche Änderungen zu BIPV-Produkten zu machen.

„Durch die Verwendung von EoL-Solarmodulen können die Kosten für Wände, Fenster und Dächer erheblich gesenkt werden“, erklärte der Hauptautor der Studie, Roshan Rao, auf Anfrage von pv magazine. „Das Gewicht dieser Paneele ist im Vergleich zu herkömmlichen 250 Millimeter dicken Ziegelwänden wesentlich geringer. Das Fundament für eine EoL-Photovoltaik-Struktur wäre viel leichter und kostengünstiger“

Die Forscher errichteten ein reales Gebäude mit integrierten EoL-Solarmodulen, das nach ihren Angaben als gebäudeintegriertes Photovoltaik (BIPV)-Haus konfiguriert ist. Die Wände, das Dach und die Fenster bestehen dabei aus den ausgedienten Solarmodulen.

Die Leistung wurde dann mit der eines simulierten building-applied photovoltaic (BAPV)-Hauses  verglichen, das aus verputzten Ziegelwänden und einem Dach aus verstärktem Zementbeton besteht, wobei die ausgedienten Solarmodule an der Struktur befestigt sind, sowie mit der eines Referenzhauses, das mit traditionellen Materialien gebaut wurde. Die Forscher gingen dabei davon aus, dass jede Wohneinheit drei mal drei mal drei Meter groß ist und auf der typischen Baupraxis in Indien basiert.

„Wir haben die Klimareaktion dieser Gebäude durch Messungen und Ganzgebäudesimulationen untersucht“, sagte Rao. „Wir bewerten die Klimareaktion solcher Gebäude in verschiedenen Klimazonen und mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der thermischen Leistung solcher Gebäude“.

Trotz des theoretischen Endes ihres Lebenszyklus wird davon ausgegangen, dass die weiterverwendeten Solarmodule immer noch eine Nennleistung von vier Kilowattstunden pro Quadratmeter und Tag liefern und zur Versorgung der Wohneinheiten mit einem Teil des benötigten Stroms verwendet werden können. Darüber hinaus berücksichtigte das indische Team die kumulierten Nettoenergieaufwand, das heißt die anfängliche benötigte Energie abzüglich der Energie, die sie bis zum Ende ihrer Lebensdauer erzeugen.

„Die Kostenanalyse wurde unter Berücksichtigung der tatsächlichen Kosten der einzelnen Baumaterialien durchgeführt, indem ein Leistungsverzeichnis für ein konventionell in Indien gebautes Gebäude und die Struktur der in die EoL-Solarmodule integrierten Gebäude erstellt wurde“, fügte Rao hinzu.

Bei ihrer Analyse stellten die Wissenschaftler fest, dass das BIPV-Gebäude einen niedrigeren Netto-Energieaufwand aufweist als die BAPV-Konzepte, da bei letzteren zusätzliches Material zur Befestigung der EoL-Photovoltaik am bestehenden Gebäude benötigt werde. „Der kumulierte Netto-Energieaufwand des Gebäudes ergibt sich nur aus den Nicht-Photovoltaik-Gebäudeelementen“, so die Forscher.

Anhand einer Analyse der energetischen Amortisationszeit (EPBT) stellten sie fest, dass die Amortisationszeiten für die BIPV- und BAPV-Einheiten mit 15 Jahre alten Solarmodulen 3,42 Jahre respektive 5,5 Jahre betragen, wobei die jährliche Degradationsrate der Module den wichtigsten Faktor darstellt, der diese Werte beeinflusst. „Der Nutzen des Upcyclings eines EoL-Solarmodule aus der Perspektive des kumulierten Netto-Energieaufwands hängt vom Alter des EoL-Solarmoduls ab“, stellten die Forscher fest.

Die Gruppe  veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Studie „Examining the use of End-of-Life (EoL) PV panels in housing and sustainability“ in der Fachzeitschrift „Solar Energy“.

„Mit unserem Ansatz würde EoL-Photovoltaik nicht mehr als Belastung für Hersteller oder Nutzer angesehen“, sagte Rao. „Photovoltaik-Hersteller könnten eine Umgestaltung/Änderung der Rahmen in Erwägung ziehen, um eine solche Anwendung in der End-of-Life-Phase zu ermöglichen.“

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