Umweltwirkungsbewertung

Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation

Umweltgerechte Entwicklungsprinzipien

Die Berücksichtigung von Prinzipien einer umweltgerechten Produkt- und Technologieentwicklung stellte ein zentrales Element im Forschungsprojekt ColorSol® dar. Dabei wurden u.a. die im Folgenden beschriebenen Analysen durchgeführt.

Der gesamte primärenergetische Aufwand des Lebenszyklus von Farbstoffsolarmodulen wurde mithilfe des kumulierten Energieaufwands (KEA) bestimmt. Zur Datenerhebung wurde auf Erfahrungswerte der ColorSol®-Projektpartner bzw. anderer Experten, Veröffentlichungen, externe Datenbanken sowie auf Daten vergleichbarer Prozesse zurückgegriffen. Als wichtigste Kenngröße wurde die energetische Amortisationszeit ermittelt. Diese gibt den Zeitraum an, in dem die Nutzung von Farbstoffsolarzellenmodulen soviel Nutzenergie bereitgestellt hat, wie für die Herstellung, Nutzung und Entsorgung aufgewendet werden muss.

Es wurden unterschiedliche Szenarien berücksichtigt: Im Standard-Szenario entsprechen alle Parameter dem momentanen Stand der Technik sowie den realistischsten Installationsbedingungen (Wirkungsgrad 5%, Installation in Deutschland, Integration in eine nach Süden gerichtete Fassade, angenommene Lebensdauer 10 Jahre). Hierfür ergibt sich eine energetische Amortisationszeit von 29,8 Monaten. Sie kann jedoch durch eine Installation der Module in Südeuropa, durch eine effizientere Produktion oder durch einen gesteigerten Wirkungsgrad bis auf 17 Monate verringert werden, aber auch unter ungünstigen Bedingungen auf 40 Monate steigen. Dies ist im Vergeich zu anderen Solarzellen mit 15 Monaten (CIS), 28 Monaten (amorph) bis 55 Monaten (mono-Si) technisch konkurrenzfähig.

Ein Recycling von Farbstoffsolarmodulen ist mit Hilfe von mechanisch-chemischen Verfahren möglich. Im Projekt ColorSol wurde ein mögliches Recyclingverfahren für Farbstoffsolarmodule bestimmt: Zunächst sind die Module zu demontieren und zu zerkleinern. Die resultierenden Modulscherben können mit Natriumhydroxid behandelt werden, um den Elektrolyt zu entfernen. Mit Ethanollösung, Filtration, Sedimentation und Destillation können Titandioxid und Farbstoff abgetrennt werden. Es verbleiben Modulscherben mit sehr dünnen aufgedruckten Schichten aus Silber, Platin und Zirkoniumoxid. Diese können weiter behandelt oder dem Glasrecycling zugeführt werden. Die Verfahrensauswahl hängt von einer ökonomisch-ökologischen Bewertung im Einzelfall ab. Für eine abschließende Aussage sind noch Praxistests nötig.