Life Cycle Assessment von Photovoltaikmodulen - Treibhausgasemissionen durch Re-Use im Vergleich zu Neuware

Abstract

The rapidly expanding market for photovoltaics (PV) is projected to result in a substantial increase in end-of-life modules in the forthcoming years, thereby underscoring the imperative for sustainable endof- life strategies. The reuse of functional modules is regarded as a pivotal measure within the European circular economy and climate protection agenda. However, there has been a paucity of reliable ecological assessments of real reuse processes. This bachelor's thesis thus undertakes an examination of the greenhouse gas emissions of the processing of reuse PV modules using an attributive life cycle assessment according to ISO EN 14040/14044. The study compares the results with literature values for newly produced photovoltaic modules. A comprehensive model has been developed to assess the cost-effectiveness of energy storage solutions. This model incorporates a detailed assessment of various parameters, including testing processes, handling steps, packaging costs, and transportation expenses. The model is based on primary data from Buhck Re.Energy, ensuring its relevance and reliability. It is designed to be versatile, allowing for the customization of testing processes, handling steps, and packaging costs to align with the specific needs of different target locations. The findings indicate that the implementation of reuse modules results in a substantial reduction in greenhouse gas emissions when compared to the production of new modules. This is attributed to the elimination of emission-intensive processes associated with silicon and module production, thereby reducing the overall emission intensity. Consequently, only low-emission provisioning processes become pertinent. Concurrent sensitivity analyses demonstrate that the selection of transport modalities, transport utilization, nominal module power, and scrap rates exert a substantial influence on the potential for greenhouse gas avoidance. The study thus provides a scientifically sound contribution to the debate on cycle-oriented PV value creation. It demonstrates that reuse can serve as an effective tool for reducing greenhouse gas emissions.

Der stark wachsende Markt für Photovoltaik führt in den kommenden Jahren zu einer massiven Zunahme ausgedienter Module und stellt damit die Frage nach nachhaltigen End-of-Life-Strategien verstärkt in den Fokus. Die Wiederverwendung funktionsfähiger Module gilt als zentrale Maßnahme innerhalb der europäischen Kreislaufwirtschaft und der Klimaschutzagenda, doch bislang fehlen belastbare ökologische Bewertungen realer Reuse-Prozesse. Diese Bachelorarbeit untersucht deshalb die Treibhausgasemissionen der Aufbereitung von Reuse-PV-Module anhand eines attributiven Life Cycle Assessment nach ISO EN 14040 / 14044 und vergleicht die Ergebnisse mit Literaturwerten neu produzierter Photovoltaikmodule. Auf Basis von Primärdaten des Unternehmens Buhck Re.Energy werden Prüfprozesse, Handlingsschritte, Verpackungsaufwände und Transporte modelliert und für verschiedene Zielstandorte bilanziert. Die Ergebnisse zeigen, dass Reuse-Module deutliche geringere Treibhausgasemissionen verursachen gegenüber Neumodulen, da die emissionsintensive Silizium- und Modulproduktion vollständig entfällt und lediglich emissionsarme Bereitstellungsprozesse relevant sind. Gleichzeitig verdeutlichen Sensitivitätsanalysen, dass vor allem Transportmittelwahl, Transportauslastung, Nennleistungen der Module und Ausschussquoten das Treibhausgasvermeidungspotenzial maßgeblich beeinflussen. Die Studie liefert somit einen wissenschaftlichen fundierten Beitrag zur Debatte um kreislauforientierte PV-Wertschöpfung und zeigt, dass die Wiederverwendung ein wirkungsvolles Instrument zur Reduktion von Treibhausgasemissionen darstellen kann.