Bei der Herstellung von Solarzellen können bis zu 80 % Wasser gespart werden

Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin, von Rena Technologies, des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben ein umfassendes Modell des Wasserflusses in einer 5-Gigawatt-Solarzellenfabrik entwickelt. Sie testeten die Umsetzung zweier verschiedener Strategien zur zirkulären Wassernutzung. Das Ergebnis zeigt, dass es mit den heutigen Produktionstechnologien technisch möglich ist, bei der Solarzellenproduktion bis zu 79 % Wasser einzusparen und bis zu 84 % Abwasser zu reduzieren. Dies ermöglicht den Bau neuer Solarzellenfabriken an Standorten mit geringerer Wasserverfügbarkeit.

Das Forscherteam analysierte Wasser-, Abwasser- und Stoffströme für eine 5-Gigawatt-PERC-Solarzellenproduktion. Ihre Ergebnisse sind auch für Fabriken von Nutzen, in denen Heterojunction- oder TOPCon-Solarzellen hergestellt oder für die Produktion umgerüstet werden, da die Abwasserströme für diese Zelltypen sehr ähnlich sind. Peter Brailovsky vom Fraunhofer ISE erklärt: „Wir haben anhand dieses Produktionsmodells verschiedene Möglichkeiten zur Wassereinsparung und Wiederaufbereitung analysiert. Wir können zwei Ansätze empfehlen: die Wiederverwendung leicht verunreinigten Abwassers (LCR) und ‚Minimal Liquid Discharge‘ (MLD), bei dem bestimmte Reststoffe wiederverwendet werden.“

Wassereinsparung bei der Solarzellenproduktion ohne Zusatzkosten

„Die Ergebnisse zeigen, dass sich mit dem MLD-Szenario bis zu 80% des Frischwasserbedarfs und Abwassers in der Solarzellenfabrik einsparen lassen“, sagt Jascha Reich, Wissenschaftler an der Technischen Universität Berlin. „Wird der LCR-Ansatz angewendet, können wir bis zu 40% Einsparung erreichen.“ Dabei würden die Sparmaßnahmen keine Mehrkosten für die Produktion verursachen, sondern eher zu leichten Kosteneinsparungen führen. Ein geschlossener Wasserkreislauf kann das Risiko eines Fabrikstillstands aufgrund von Wassermangel, wie er etwa bei Hitzewellen im Sommer auftritt und bis zu 1,9 Millionen Euro wöchentliche Kosten verursachen kann, deutlich reduzieren.

Solarzellen seien schon heute ein sehr nachhaltiges Produkt, so die Wissenschaftler. Verbaut in einem Photovoltaikmodul amortisiere sich die für ihre Herstellung aufgewendete Energie innerhalb kürzester Zeit. Bei PV-Anlagen in Mitteleuropa sei dies typischerweise innerhalb von 1,3 Jahren der Fall. „Doch wir sollten uns nicht auf unseren Lorbeeren ausruhen“, sagt Jochen Rentsch, Leiter Technologietransfer im Bereich Photovoltaik am Fraunhofer ISE, „wie überall in der Produktion sollte auch die Photovoltaik Teil einer Kreislaufwirtschaft werden.“

Die Fortschritte bei der Wassereinsparung bei der Herstellung von Solarzellen machen den Produktionsprozess nicht nur nachhaltiger, sondern erhöhen auch die Machbarkeit der Errichtung von Fabriken in Regionen mit begrenzten Wasserressourcen. Sobald diese hocheffizienten Solarzellen hergestellt sind, besteht der nächste entscheidende Schritt darin, die erzeugte Solarenergie effektiv zu speichern, um eine konstante und zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten.

ACE Battery bietet modernste Solarenergie-SpeicherlösungNein Entwickelt, um den Nutzen der Solarenergie zu maximieren. Durch die Integration dieser Speichersysteme in Solaranlagen kann überschüssige Energie, die während sonniger Perioden gesammelt wird, gespeichert und in Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung, wie z. B. nachts oder an bewölkten Tagen, genutzt werden. Dies gewährleistet eine stabile Energieversorgung und verbessert die Gesamteffizienz und Nachhaltigkeit von Solarstromsystemen.

Einbauen ACE-BatterieDie fortschrittliche Speichertechnologie von ermöglicht eine optimale Nutzung des von Solarzellen erzeugten Stroms und unterstützt den Übergang zu einer nachhaltigeren und widerstandsfähigeren Energieinfrastruktur. Somit stellt die Kombination aus wassersparender Solarzellenherstellung und effektiven Energiespeicherlösungen einen bedeutenden Schritt in eine grünere und nachhaltigere Zukunft dar.