Hoe milieuvriendelijk zijn zonnepanelen?

Fotovoltaïsche energie wordt beschouwd als een schone energiebron, maar zonnepanelen zijn milieubelastend tijdens het maakproces, het transport en de recycling van afgedankte zonnepanelen.

Er bestaat niet zoiets als een energieopwekkende technologie die geen belasting van de leefomgeving geeft. Fotovoltaïsche cellen veroorzaken geen emissies tijdens de gebruiksfase en hebben daarom een zeer goede milieubalans in vergelijking met andere vormen van energie. Tijdens de productie van de modules en hun recycling verbruikt zonne-energie echter ook hulpbronnen en genereert het afval.

Hoeveel energie verbruikt de productie?
"Het verhaal dat fotovoltaïsche systemen nooit energetisch worden afgeschreven, is onzin", benadrukt Matthias Futterlieb van het Federale Milieuagentschap (UBA). In Noord-Europa hebben zonnecellen normaal gesproken ongeveer een jaar nodig om zoveel energie te produceren als nodig is om ze te produceren. Zelfs onder ongunstige omstandigheden is dat niet meer dan twee jaar. Volgens de UBA en het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) is zelfs acht maanden voldoende in Zuid-Europa. In ruil daarvoor kan een fotovoltaïsch systeem tientallen jaren elektriciteit produceren. De fabrikanten geven een garantie van 25 tot 30 jaar. In de praktijk gaan de panelen nog langer mee.

Hoe schadelijk is de productie van PV-modules voor het klimaat?
Volgens het Duitse Milieuagentschap veroorzaakt één kilowattuur zonne-energie een broeikaseffect dat overeenkomt met ongeveer 40 gram koolstofdioxide. Een kilowattuur elektriciteit wat afkomstig is uit bruinkool veroorzaakt alleen al 1000 gram CO2. Daarbij is nog niet eens de bouw en sloop van de elektriciteitscentrale meegenomen.

Fraunhofer ISE gaat nu zelfs uit van veel betere waarden. Volgens een actueel ISE-onderzoek veroorzaakt één kilowattuur PV-elektriciteit slechts 20 gram CO2. De reden: in het afgelopen decennium is het fabricageproces voor zonnecellen sterk verbeterd. De siliciumlaag in de cellen is minder dan de helft zo dik als voorheen en er is minder afval bij het zagen van het silicium.

Volgens Fraunhofer ISE hebben frameloze glas-glas-modules de beste energiebalans. Omdat ze geen aluminium frame nodig hebben en langer meegaan, besparen ze nog eens 22 tot 27 procent CO2-uitstoot in vergelijking met conventionele glasfoliemodules. Tot nu toe zijn er slechts enkele fabrikanten die deze technologie gebruiken.

Hoeveel milieuschade wordt veroorzaakt door import?
De meeste zonnepanelen worden geïmporteerd uit China. Het transport naar Europa is verantwoordelijk voor slechts drie procent van de totale uitstoot. Een nadeel is echter de energiemix in China: daar stroomt meer bruinkolenstroom door het net dan in Europa. Volgens berekeningen van Fraunhofer kan door productie van de modules in Europa nog eens 40 procent CO2 bespaard worden.

Holger Neuhaus, afdelingshoofd bij Fraunhofer ISE, ziet een trend om fotovoltaïsche productie terug naar Europa te brengen: door verschillende bedrijfsopeningen in Oost-Duitsland en een grote productiefaciliteit gepland in Spanje. "Ik ben erg optimistisch dat hier weer iets gemaakt gaat worden", zegt hij.

Worden er schaarse of gevaarlijke grondstoffen gebruikt?
Volgens het Duitse Milieuagentschap zijn er geen grondstoffen in fotovoltaïsche modules die schaars of problematisch zijn om in te kopen op de wereldmarkt. De belangrijkste grondstof qua hoeveelheid is silicium, dat wordt gewonnen uit zand en aluminium. Ook zit er een kleine hoeveelheid zilver in de zonnecellen.

Zitten er schadelijke stoffen in zonnecellen?
Zonnecellen zijn niet giftig en vormen aan het eind van het gebruik geen gevaarlijk afval. Ze bevatten echter, zoals andere afgedankte elektrische apparaten, stoffen die niet in het milieu thuis horen. Het belangrijkste probleem hier is een kleine hoeveelheid lood die in elektrische contacten wordt verwerkt. Sommige zonnecellen bevatten ook sporen van cadmium. Tijdens het productieproces zijn deze stoffen stevig gebonden en worden ze niet er uitgespoeld door bijvoorbeeld regenwater; het is echter belangrijk dat ze tijdens het recyclingproces op de juiste manier worden verwijderd.

De productie van PV-modules zonder lood is mogelijk, maar wel iets duurder. Daarom zien we nog niet veel loodvrije systemen. De EU plant een ecodesign-richtlijn voor fotovoltaïsche modules voor 2023. Dan moeten de houdbaarheid en de gebruikte grondstoffen transparant zijn en moeten er ook grenswaarden voor bepaalde stoffen worden ingevoerd. Expert Neuhaus van Fraunhofer ISE roept op om lood in PV-modules volledig uit te bannen op Europees niveau.

Hoeveel afval leveren afgedankte zonnepanelen op?
Het aantal afgedankte fotovoltaïsche modules is nog steeds laag. Volgens cijfers van het Duitse ministerie van Milieu werd in 2018 bijna 8.000 ton geregistreerd in heel Duitsland - d.w.z. minder dan één procent van de meer dan 850.000 ton afgedankte elektrische en elektronische apparatuur die werd ingezameld.

In de toekomst verwacht men echter dat dit fors gaat toenemen. Voor 2030 verwachten sommige voorspellingen al ongeveer een miljoen ton afgedankte fotovoltaïsche modules, zoals te zien is in een witboek van Deutsche Umwelthilfe (DUH) over de circulaire economie in fotovoltaïsche energie. Dit zou de eerdere hoeveelheid elektronisch afval in Duitsland meer dan verdubbelen. Een goede recycling van het materiaal is daarom cruciaal, benadrukt DUH.

Kunnen fotovoltaïsche modules worden gerecycled?
Afgedankte maar nog steeds functionele modules kunnen elders opnieuw worden geïnstalleerd als gebruikte goederen. In principe is volledige recycling van de ingrediënten mogelijk bij defecte PV-elementen. "De techniek is er maar nog niet op industriële schaal", zegt Laura Geßner van Deutsche Umwelthilfe.

Hoe werkt recycling van zonnepanelen tot nu toe in de praktijk?
Het aluminium uit het frame en het koper uit de kabels worden nu al op een hoogwaardige manier gerecycled. Het glas wordt vermengd met andere ingrediënten, maar kan alleen verwerkt worden tot glaswol, die later niet meer gerecycled kan worden.

Er is een tweedehandsmarkt voor zonnepanelen, maar deze staat nog in zijn kinderschoenen. Er is geen zicht op hoeveel afgedankte PV-modules naar het buitenland worden gebracht of gewoon worden opgeslagen. "Nog functionerende modules verkopen aan het buitenland is niet per se slecht", zegt Geßner. "Maar wat we niet willen, is dat ze niet worden gerecycled en worden gedumpt." Deutsche Umwelthilfe eist daarom wettelijke eisen van de EU om hoogwaardige recycling van fotovoltaïsche modules te garanderen.