Kolleg-Circular Economy: Interdisziplinäre Studie zur Etablierung einer PV-Recyclingindustrie in Deutschland: Eine technische, ökonomische und sozio-ökonomische Analyse bis ins Jahr 2045

Stipendiatin/Stipendiat: Michael Straub-Mück

Mit Voranschreiten der Energiewende wird die Relevanz von Strom aus Photovoltaik (PV)-Anlagen in den kommenden Jahren weiter stetig zunehmen. So waren bereits im vergangenen Jahr 53 GW Leistung in PV-Anlagen installiert, wobei Vorhersagen des Fraunhofer ISE von 330 GW bis 660 GW für das Jahr 2045 ausgehen. Unter Annahme einer durchschnittlichen Lebensdauer von 25 – 30 Jahren kann in Zukunft mit einer erheblichen Menge an PV-Schrott gerechnet werden. Um eine Ausbeutung natürlicher Rohstoffe zu vermeiden, Rohstoffabhängigkeiten zu minimieren und die gesellschaftliche Akzeptanz dieser Technologie zu steigern, ist ein umfangreiches Recycling unvermeidbar. Unter den aktuell noch niedrigen Abfallmengen ist PV-Recycling nicht wirtschaftlich. Dies stellt ein großes Problem des PV-Recyclings dar, welches diese Arbeit durch Konzepte zum Aufbau einer fortschrittlichen PV-Recyclingindustrie, unter Berücksichtigung zukünftiger Recyclingströme, in Deutschland zu lösen versucht.

Inhalt der Forschungsarbeit wird dazu eine interdisziplinäre Studie zur Etablierung einer PV-Recyclingindustrie in Deutschland. Grundlage dessen ist die Quantifizierung des zukünftigen PV-Recyclingpotenzials auf Basis verschiedener Entwicklungsszenarien des deutschen Energiesystem bis 2045. Anschließend werden aktuell angewendete Recyclingkonzepte aus technischer Sicht analysiert und die PV-Recyclingindustrie bis 2045 beschrieben. Dabei sollen Hauptakteure identifiziert sowie die Anzahl und der Ort benötigter Recyclingkapazitäten abgeleitet werden. Auf Grundlagen dessen kann die Wirtschaftlichkeit der deutschen PV-Recyclingbranche analysiert werden. Ziel davon ist es, den Gesamtpreis von Recycling in €/kWp zu berechnen und eine Wirtschaftlichkeitsanalyse von Investitionen in Recyclinganlagen durchzuführen. Außerdem sollen die Wechselwirkungen zwischen Primär- und Sekundärrohstoffen auf dem Rohstoffmarkt untersucht werden. Da sozio-ökonomische Aspekte in diesem Bereich bislang nur wenig Berücksichtigung gefunden haben, werden auch sie in der Studie berücksichtigt. Neben Auswirkungen auf den Arbeitsmarkt soll auch die Entwicklung des Bruttoinlandsprodukts mit in die Untersuchung eingebracht werden. Nachfolgend sollen durch eine Risikoanalyse Gefahren bei der Etablierung und Aufrechterhaltung der Branche zum Vorschein kommen, um abschließend das deutsche PV-Recyclingnetzwerk mathematisch zu modellieren und anschließend zu optimieren. Dies geschieht unter Berücksichtigung technischer, ökonomischer, ökologischer und sozio-ökonomischer Aspekte. Bestehende Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass der Grad der Zentralisierung erheblichen Einfluss auf die ökologischen Auswirkungen und die Wirtschaftlichkeit des Recyclingprozesses haben, weshalb hier verschiedene Netzwerkkonfigurationen getestet werden können.

Diese Arbeit reichert die bestehende Literatur um eine interdisziplinäre Bewertung des PV-Recyclings, verbunden mit einer Analyse der Wechselwirkungen von Primär- und Sekundärrohstoffmärkten an.

Förderzeitraum:
01.09.2022 - 31.08.2025

Institut:
Universität Augsburg
Institut für Materials Resource Management
Professur für Applied Data Analysis

Betreuer:
Prof. Dr. Andreas Rathgeber

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