SOPHIA

Mit der raschen Einführung der Solarenergie, die bei den Bemühungen zur Reduzierung der CO₂-Emissionen an vorderster Front steht, wächst der Bedarf an Lösungen zur Verbesserung der Kreislaufwirtschaft von PV-Modulen, die die Lücke zwischen den Herstellungs- und Entsorgungsprozessen schließen und wichtige und wertvolle Werkstoffe so lange wie möglich im Kreislauf halten.

Das Projekt SOPHIA – Implementierung fortschrittlicher digitaler Lösungen zur Steigerung der Kreislaufwirtschaft von PV-Modulen entlang der gesamten Wertschöpfungskette – ist ein EU-Förderprojekt im Rahmen von „Horizont Europa“, das darauf abzielt, fortschrittliche digitale Lösungen für ausgediente Solarmodule unter Einbeziehung der gesamten Wertschöpfungskette zu implementieren, um deren derzeitige Wiederverwendungs-, Reparatur- und Recyclingquoten zu steigern.

Zur Bewertung ihres Gesundheitszustands (State-of-Health, SoH) wird ein Prototyp entwickelt, mit dem sich Effizienz, schwarze Bereiche und Hauptschäden schnell bewerten lassen. Solarpanels mit einer Restleistung von >80 % werden mit Hilfe einer robotergestützten Ausrüstung und hochleistungsfähigem dielektrischem Lack repariert. Die nicht reparierbaren Panels werden mit innovativen Technologien recycelt, um die Trennung ihrer Hauptbauteile (Glas, Silizium, Metalle und Kunststoffe) zu maximieren. Für die Glasfraktion wird ein Inline-System zur Quantifizierung von Antimon implementiert, um deren Anteil und Verwertbarkeit zu maximieren.

Folgende Innovationen werden angestrebt:

• Gesundheitsbewertung: Es wird ein Prototyp für die schnelle Bewertung von Solarmodulen entwickelt, der den Wirkungsgrad bewertet, schwarze Bereiche (beschädigte Regionen) identifiziert und die Hauptschäden ermittelt.
• Reparatur und Recycling: Solarmodule mit einer Restleistung von über 80 % werden mithilfe robotergestützter Technologie und hochleistungsfähigem dielektrischem Lack repariert. Nicht reparierbare Module werden mit innovativen Recyclingverfahren verarbeitet, um die Trennung und Rückgewinnung ihrer Hauptbauteile – Glas, Silizium, Metalle und Kunststoffe – zu maximieren.
• Verbesserte Glasverwertung: Ein Inline-System zur Quantifizierung von Antimon wird implementiert, um die Verwertung der Glasfraktion zu optimieren.
• Ökologisch gestaltete Module: Um eine langfristige Kreislaufwirtschaft zu gewährleisten, wird ein neues umweltfreundliches Solarmodul entwickelt, das sich dank maßgeschneiderter, bei Bedarf ablösbarer Klebstoffe leicht demontieren lässt.
• Digitaler Produktpass (DPP): Es wird eine digitale Plattform eingerichtet, um den DPP sowohl für neue als auch für reparierte Solarmodule zu implementieren und so die Erfassung von Informationen zur Rückverfolgung bestehender Module ohne DPP zu erleichtern. Diese Rückverfolgbarkeit ermöglicht eine bessere Identifizierung von Modulen und Bauteilen, verbessert deren Reparatur- oder Recyclingpotenzial und erhöht die Qualität der Sekundärrohstoffe.

Die Rolle des Fraunhofer IWKS:

Wir leiten die Vorbehandlung von PV-Modulen für das Recycling (d. h. mechanische Zerkleinerung und Sortierung der Fraktionen). Wir werden gängige und innovative Zerkleinerungstechniken und -lösungen einsetzen, wie unsere elektrohydraulische Zerkleinerung, einen 4-Wellen-Zerkleinerer und eine Sortieranlage mit Wirbelstrom- und Magnetabscheidung, ein Multisensorsystem mit CCD-Zeilenkameras, NIR und der Möglichkeit zum maschinellen Lernen.

Bis zum Ende des Projekts wollen wir eine Pilotlinie für die Zerkleinerung und Sortierung von PV-Modulen mit einer Verarbeitungskapazität von 200 kg/h entwickelt haben. Die Anlage in der Anlage soll drei Fraktionen produzieren können (reine Glasfraktion, Silizium mit geringem Glasanteil und Kunststoff).

Als Ergebnis der in diesem Projekt durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden folgende Auswirkungen erwartet:

• Marktintegration: Die reparierten und ökologisch gestalteten Module sowie die wiederverwerteten Fraktionen aus ausgedienten PV-Modulen werden auf einem spezialisierten Marktplatz zum Verkauf angeboten, wobei jedes Produkt durch ein DPP-System unterstützt wird.
• Erwartete Auswirkungen: Durch die Förderung innovativer Lösungen zur Verbesserung der Kreislaufwirtschaft von PV-Modulen wird das SOPHIA-Projekt zu einem kreislauforientierteren, innovativeren und wettbewerbsfähigeren Europa beitragen und den Weg für nachhaltige Praktiken in der Solarenergiebranche ebnen.

Durch die Entwicklung innovativer Lösungen zur Verbesserung der Kreislaufwirtschaft von PV-Modulen wird SOPHIA zu einem kreislauforientierteren, innovativeren und wettbewerbsfähigeren Europa beitragen.