Die Technische Hochschule Köln (TH Köln) verfolgt mit ihrem neuesten Forschungsprojekt das Ziel, die Umweltverträglichkeit und Langlebigkeit von Solarmodulen zu verbessern. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern aus Industrie und Wissenschaft wird untersucht, wie die Wiederverwertung dieser Module, die eine zentrale Rolle im Ausbau erneuerbarer Energien spielen, effizienter gestaltet werden kann. Der Fokus liegt auf dem Design von Bauteilen, die sich leichter recyceln oder reparieren lassen.
Solarmodule bestehen typischerweise aus Materialien wie Glas, Kunststofffolien, Solarzellen und Elektronik, die in einem Aluminiumrahmen zusammengefasst sind. Bisher war es eine Herausforderung, diese Komponenten voneinander zu trennen, was die Wiederverwertung und Reparatur erschwert. Prof. Dr. Ulf Blieske, der das Teilprojekt zum nachhaltigen Moduldesign leitet, erläutert: „Wir haben Lösungen entwickelt, die nicht nur energieeffizienter sind, sondern auch umweltfreundlichere Materialien verwenden und ein neues, reparierbares Design für Anschlussdosen bieten.“ Die Ziele des Projekts umfassen auch die Reduzierung des Material- und Energieverbrauchs während der Produktion sowie die Vermeidung schädlicher Stoffe.
Ein erster Schritt in diesem Forschungsprozess war die Bündelung der Expertise mehrerer Wissenschaftler der Hochschule aus unterschiedlichen Fachbereichen wie Erneuerbare Energien, Materialwissenschaften und Lebenszyklusanalyse. Diese Teams konzentrierten sich auf die Analyse dreier zentraler Komponenten von Solarmodulen: Solarglas, Kunststofffolien und Vergussmassen, die zur Isolierung von Bauteilen verwendet werden. Ein besonderer Schwerpunkt lag dabei auf der Untersuchung eines neuartigen, dünneren Solarglases, das weniger Energie während der Herstellung benötigt. Die Ergebnisse zeigten, dass die bestehenden Normen für die Stabilitätsprüfung dieses Glases nicht direkt anwendbar sind und Anpassungen erforderlich sind. Zudem wurde entdeckt, dass dieses Glas die notwendige Lichtdurchlässigkeit auch ohne den Einsatz des giftigen Metalls Antimon erreichen kann.
Die Forscher beschäftigten sich auch mit der Entwicklung nachhaltigerer Kunststofffolien, die als Schutz für die Solarzellen dienen. Dabei wurden Varianten aus natürlichen Rohstoffen, wie Holzfasern und Reisabfällen, getestet. Einige dieser Alternativen erwiesen sich als stabil und recycelbar. Dies könnte den ökologischen Fußabdruck von Solarmodulen erheblich reduzieren. Ein weiteres wichtiges Element des Projekts war die Einführung von vergussmassen, die sich leicht entfernen lassen, sodass defekte Komponenten einfacher ersetzt werden können.
Die TH Köln plant, in Zusammenarbeit mit ihren Partnern ein Folgeprojekt zu beantragen, das sich speziell dem Recycling von Solarglas widmet. Prof. Blieske betont die Notwendigkeit politischer Unterstützung, um umweltfreundliche Solarmodule auf dem Markt zu etablieren, da viele Produktionsstätten mittlerweile außerhalb Europas liegen.
Zusätzlich zu den technischen und materiellen Analysen untersuchte das Team auch die wirtschaftlichen Aspekte und den ökologischen Fußabdruck von Solarmodulen. Ein Vergleich der Produktion von Modultypen in Deutschland und China ergab, dass die Fertigung in Deutschland etwa ein Viertel weniger Treibhausgasemissionen erzeugt. Darüber hinaus wurde analysiert, welche Chancen nachhaltige Solarmodule auf dem Markt haben. Um deren Akzeptanz und Verbreitung zu fördern, müssen sowohl wirtschaftliche Strategien als auch regulatorische Rahmenbedingungen berücksichtigt werden.
Das Projekt „GreenSolarModules“ wird vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE koordiniert, wobei die TH Köln eine wesentliche Rolle im Bereich des nachhaltigen Moduldesigns und der Reparierbarkeit spielt. Neben Prof. Dr. Ulf Blieske sind auch andere Hochschulprofessoren beteiligt, die ihre Expertise aus verschiedenen Disziplinen einbringen.
Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie unterstützt das Projekt im Rahmen des Programms „Innovationen für die Energiewende“ mit einer Förderung von rund 4,36 Millionen Euro über drei Jahre. Diese Initiative unterstreicht die Ambitionen der TH Köln, als eine der innovativsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Deutschland, einen Beitrag zur Lösung der Herausforderungen im Bereich der erneuerbaren Energien und der nachhaltigen Materialnutzung zu leisten.
Insgesamt zeigt das Projekt, wie interdisziplinäre Ansätze und die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie zu umweltfreundlicheren und effizienteren Lösungen im Bereich der Solartechnologie führen können.
