China und weitere Länder simulieren 1708 Szenarien für das Recycling von Photovoltaik-Abfällen

de.wedoany.com-Bericht: Ein internationales Forschungsteam hat einen umfassenden Bewertungsrahmen entwickelt, um die wirtschaftlichen Vorteile und Klimaauswirkungen des lokalen Recyclings von Photovoltaik-Abfällen im Vergleich zum Outsourcing des Recyclings zu vergleichen. Die Studie umfasst gängige Recyclingtechnologien, 32 Regionen, verschiedene Handelskonfigurationen für Abfälle und Subventionsprogramme und bewertet insgesamt 1708 Recyclingszenarien. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.

Der Erstautor der Studie, Jian Zuo, erklärte, dass der Schwerpunkt dieser Forschung nicht darauf liege, wie viel Photovoltaik-Abfall entsteht, sondern darauf, wie diese Abfälle zwischen Regionen mit deutlich unterschiedlichen technologischen und wirtschaftlichen Bedingungen verwaltet werden sollten. Das Forschungsteam entwickelte einen globalen integrierten Rahmen, der Materialangebotsbeschränkungen, zukünftige Photovoltaik-Installationen und Abfallerzeugung mit regionsspezifischen Recyclingtechnologiepfaden, Abfallströmen zwischen Regionen und öffentlichen Politikinterventionen verknüpft. Der Rahmen untersucht gleichzeitig die wirtschaftlichen und klimatischen Vorteile des Photovoltaik-Recyclings und konzentriert sich auf die Verteilung dieser Vorteile zwischen den Regionen.

Die Forscher simulierten zunächst die zukünftigen Preise für Kupfer, Aluminium, Silber und Silizium und integrierten diese Prognosen in das Global Change Analysis Model (GCAM), um den Umfang der Photovoltaik-Installationen unter verschiedenen sozioökonomischen und Klimapfaden abzuschätzen. Die daraus resultierenden Kapazitätsprognosen wurden für eine dynamische Materialflussanalyse verwendet, um die Gesamtmenge an Photovoltaik-Abfällen am Ende ihrer Lebensdauer bis 2060 zu berechnen. Anschließend kombinierte das Team Lebenszyklusanalyse mit Lebenszykluskostenanalyse, um die klimatischen und wirtschaftlichen Auswirkungen des Recyclings unter verschiedenen Technologiepfaden, Abfallhandelsabkommen und Subventionsprogrammen zu bewerten.

Die 1708 Szenarien umfassen eine Vielzahl von Annahmenkombinationen zu zukünftigen Photovoltaik-Anlagenrückbauten, Recyclingtechnologien, internationalem Abfallhandel und Subventionspolitik. Die Technologiepfade umfassen vier Kategorien: Fortführung der aktuellen Praxis (BAU), wirtschaftliche Priorität, Kohlenstoffpriorität und Technologiediffusion; die Handelsszenarien umfassen lokales Recycling, erweiterte Herstellerverantwortung (EPR)-orientierter Handel, globale Handelserweiterung und regionalen Handel. Die Subventionsprogramme umfassen fünf Varianten: keine Subventionen, fortlaufende Subventionen, degressive Subventionen, Unterstützung durch niedrigen CO2-Preis und Unterstützung durch hohen CO2-Preis. Jede Kombination wurde in 28 Photovoltaik-Rückbauszenarien bewertet, um deren Auswirkungen auf Recyclingwirtschaftlichkeit, Klimavorteile und regionale Ungleichheit zu vergleichen.

Unter Berücksichtigung der Materialbeschränkungen auf der Angebotsseite prognostiziert der Rahmen, dass die weltweiten Photovoltaik-Abfälle bis 2060 297 bis 402 Millionen Tonnen erreichen werden, wobei Regionen mit mittlerem Einkommen wie China nach 2040 zu den Hauptbeitragenden werden. Trotz klarer technologischer Fortschrittserwartungen wird das globale Photovoltaik-Abfallrecycling voraussichtlich noch mehr als ein Jahrzehnt lang keinen Break-even-Punkt erreichen. Die Studie fand auch eine wechselseitige Wirkung: Steigende Preise für Materialien wie Silizium, Silber, Kupfer und Aluminium erhöhen zwar den Wert recycelter Materialien und verbessern die Rentabilität des Recyclings, treiben aber gleichzeitig die Kosten für neue Photovoltaik-Projekte in die Höhe, verlangsamen die Installationsgeschwindigkeit und reduzieren letztlich die Menge an Abfällen, die Jahrzehnte später entstehen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Kombination regionsspezifischer Recyclingtechnologien mit Outsourcing-Recyclingstrategien den größten globalen Nettonutzen erzielen kann. Dieser Ansatz könnte bis 2060 Treibhausgasemissionen von bis zu 3,32 Milliarden Tonnen CO2-Äquivalent reduzieren und einen kumulierten Nettonutzen von 529,1 bis 935,5 Milliarden US-Dollar erzeugen. Zuo wies jedoch darauf hin, dass dieser Prozess die Recyclingerträge und die technologische Entwicklung in relativ wenigen Regionen konzentrieren könnte, was zu einer ungleicheren Verteilung der Vorteile führt. Die Studie fand außerdem heraus, dass ein gut gestaltetes degressives Subventionsprogramm – bei dem Subventionen nach wirtschaftlicher Machbarkeit des Recyclings schrittweise abgeschafft werden – regionale Unterschiede effektiver reduzieren kann als fortlaufende Subventionen, und das bei nur einem Bruchteil der fiskalischen Ausgaben; Subventionen, die an einen hohen CO2-Preis gekoppelt sind, könnten regionale Unterschiede hingegen verschärfen, da Regionen mit ausgereiften Kohlenstoffmärkten und fortschrittlicher Recyclingindustrie überproportional profitieren würden.

Die Studie wurde unter dem Titel „Towards an equitable future of global photovoltaic waste recycling" in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Wissenschaftler der Shandong University, der Huazhong University of Science and Technology, der University of Hong Kong, der Taiyuan University of Technology in China sowie der University of Adelaide in Australien und der Linköping University in Schweden haben gemeinsam an dieser Arbeit mitgewirkt.