Een beetje een onverwachte titel voor een artikel van duurzaamheidsadviseur, vindt u niet? PV-panelen zijn van groot belang voor de energietransitie in Nederland. De regionale energiestrategieën staan vol met plannen voor zonnepanelen op daken en zonneweides. Daarnaast worden steeds meer gebouwen Energieneutraal, Nul-op-de-Meter of zelfs energieleverend gemaakt door onder andere het plaatsen van PV-panelen. Ik vind dus ook niet écht dat alle PV-panelen weg moeten, ze zijn namelijk hartstikke belangrijk. Maar PV-panelen hebben een grote milieulast: in de MPG hebben PV-panelen een enorm negatieve impact. Daarnaast worden ze momenteel bijna niet gerecycled. Dus wannéér we ze weg doen, moeten we dan op een goede manier doen. Maar wat gebeurt er nou precies met PV-panelen als ze uit gebruik gaan en waar moet het eigenlijk beter? En misschien belangrijker nog: wie zijn er al goed bezig met circulaire PV-panelen?

Stand van zaken

Allereerst kort de stand van zaken van het recycleproces van PV-panelen. Er zijn in principe 3 typen PV-panelen:
• Kristallijn silicium panelen
• Dunne film CIGS panelen
• Dunne film CdTe panelen
In figuur 1 is het marktaandeel van deze PV panelen te zien.

Silicium panelen

U zult waarschijnlijk het meest bekend zijn met kristallijn silicium panelen, deze worden veruit het meest gebruikt met een marktaandeel van circa 95%¹. Tenzij u een specifieke toepassing hebt met ronde vormen of een licht gewicht, zult u waarschijnlijk bij aanschaf ook alleen silicium panelen tegenkomen. Voor deze silicium panelen is inmiddels een redelijk gestandaardiseerd verwerkingsproces opgezet.

Het recyclepercentage van een silicium paneel wat op dit moment gehaald kan worden, is circa 85%. In figuur 2 is de opbouw van een silicium paneel weergegeven. Bij het recyclen wordt allereerst de elektronica en het aluminium frame van het paneel afgehaald. De verdere recycling van elektronica is in dit artikel buiten beschouwing gelaten, omdat dit los van de rest van het paneel verwerkt wordt, maar het aluminiumframe kan hoogwaardig worden gerecycled.

Het aluminiumframe is dan ook het enige wat hoogwaardig kan worden gerecycled. Zoals in de figuur te zien is zitten de back sheet, de zonnecellen en de glasplaat aan elkaar bevestigd door een lijmfolie, EVA geheten². Door deze lijmfolie zijn de lagen alleen niet meer uit elkaar te halen. Dit hele pakket met de back sheet, zonnecellen en lijmfolie gaat hierdoor dus in zijn geheel in de ‘versnipperaar’. Deze zorgt dat het overgebleven paneel in kleine stukjes wordt gemalen, waarna de overgebleven snippers zo goed mogelijk worden gesorteerd. Met de huidige methoden kan dit redelijk goed en kan een groot deel van het glas en silicium hergebruikt worden. De zuiverheid is helaas alleen niet groot genoeg om de materialen voor PV-panelen te hergebruiken, ze worden dan ook ge-downcycled. Het glas wordt gebruikt om bijvoorbeeld glaswol van te maken en de silicium wordt gebruikt in metaalproductie. De overige materialen die in een PV-paneel zitten gaan helaas momenteel nog verloren: ze worden vaak ‘thermisch gerecycled’³. Oftewel: gebruikt als brandstof in de verbrandingsovens van staalproductie.

Dunne film panelen

Daarnaast zijn er nog twee dunne film panelen: CIGS (Koper-Indium-Gallium-Selenide) en CdTe (Cadmium-Tellurium) die samen zo’n 5% van de markt betreffen. Dit zijn dunne flexibele PV-panelen. Voor CIGS PV-panelen moet nog erg veel onderzoek gedaan worden vóór recycling mogelijk is. De prioriteit ligt er niet, met name doordat het maar zo’n klein marktaandeel betreft. Op dit moment worden deze panelen dus ook niet gerecycled.

CdTe-panelen

Dunne film CdTe panelen zijn een geval apart. Er is maar één producent die CdTe-panelen produceert, genaamd First-Solar. First-Solar heeft een terugroep- en recyclingmethode voor zijn eigen panelen, waardoor de materialen zo hoogwaardig mogelijk gerecycled en zoveel mogelijk hergebruikt worden in nieuwe panelen. First-Solar zegt ~90% van het glas en 90% van de cadmium en tellurium terug te kunnen krijgen. Dit lijkt hierdoor op het moment het meest circulaire PV-paneel te zijn.

Verwerking in Europa versus export

Bovenstaande processen gelden wanneer de PV-panelen in Nederland of Europa verwerkt worden. Bij navraag bij Zonnepanelen Recycling Nederland (ZRN) is alleen gebleken dat maar ongeveer de helft van alle producenten en importeurs bij verwerkingsbedrijven is aangesloten. Helaas is het hierdoor de vraag wat de andere helft van de producenten en importeurs met hun oude PV-panelen doet. De kans is groot dat deze panelen verdwijnen naar een ontwikkelingsland waar ze goedkoop gedumpt of verbrand worden⁴. De Europese WEEE-richtlijn schrijft voor dat producenten en importeurs van PV-panelen verantwoordelijk zijn om hun eigen producten op een goede manier te verwerken, maar een echte handhaving hierop bestaat helaas niet.

Het belang van recyclen

Het belang om PV-panelen beter te recyclen is hoog. Ik zie zelf vier punten waarom dit belangrijk is:

1. Afvalstroom verminderen
2. Kritieke materialen hergebruiken
3. Giftige materialen verminderen
4. Sociale verantwoordelijkheid verhogen

1. Afvalstroom verminderen

Het eerste onderdeel spreekt redelijk voor zich: de stroom van afgedankte panelen verminderen, waarmee er minder materialen in de verbrandingsoven terechtkomen.

2. Kritieke materialen hergebruiken

Daarnaast zitten er in PV-panelen zogeheten kritieke materialen. Kritieke materialen zijn materialen die erg belangrijk zijn voor de huidige economie, maar die om specifieke redenen moeilijk zijn om te verkrijgen, door letterlijke schaarste van het materiaal, maar het kan ook komen door geopolitieke omstandigheden⁵. Vaak is het een combinatie van redenen waardoor een materiaal kritiek is. Als er bijvoorbeeld maar enkele mijnen voor een specifiek materiaal zijn, dan is het risico des te groter als er in het gebied van de mijnen plotseling oorlog uitbreekt.
In alle typen zonnepanelen zitten wel kritieke materialen. Zie figuur 3 voor een overzicht.

Metabolic heeft in 2018 een studie uitgevoerd naar de toekomstige vraag naar kritieke materialen voor PV-panelen⁶. Dit onderzoek heeft aangewezen dat in 2050 de vraag naar Indium voor alleen zonnepanelen waarschijnlijk al gelijk zal zijn aan 12 keer de huidige wereldwijde totaalproductie van Indium. Dit is extreem veel. Uit alle silicium en CIGS-panelen wordt op het moment van de kritieke materialen alleen silicium teruggewonnen. Het probleem voor de overige metalen is dat ze erg lastig terug te winnen zijn en er kleine hoeveelheden van in een zonnepaneel zitten. Ze bevinden zich allen in de zonnecellen binnen het zonnepaneel en het komt mede doordat de zonnecellen vastgelijmd zitten aan de backsheet en de glasplaat dat het erg ingewikkeld is om deze materialen terug te winnen. Op het moment is het misschien wel technisch mogelijk om de materialen terug te winnen, maar is het bij lange na nog niet financieel rendabel om een recycleproces op te zetten.

Tegelijkertijd is op dit moment de stroom van oude zonnepanelen nog zeer laag: de gemiddelde levensduur van PV-panelen is 25 jaar en het gebruik van PV-panelen begon pas zo’n 15 jaar geleden⁷. De grote stroom van oude PV-panelen moet hierdoor nog op gang komen. Wanneer er een grote hoeveelheid oude PV-panelen is, wordt het ook steeds (financieel) interessanter om een goed recycleproces op te zetten.

3. Giftige materialen verminderen

Naast kritieke materialen zitten er ook giftige (toxische) materialen in PV-panelen. In zo goed als alle PV-panelen wordt lood gebruikt in het soldeermateriaal van de zonnecellen, en PFAS in de plastic plaat waar de zonnecellen op bevestigd worden. Deze giftige materialen moeten uiteraard verantwoordelijk verwerkt worden.

Een interessante casus voor giftige stoffen is de CdTe-panelen. Cadmium is namelijk een giftige stof, maar dit is een bijproduct van de zink-, lood-, en koperwinning. Dit betekent dat deze stof vrij komt in het milieu bij productie van zink, lood en koper en een negatief effect kan hebben op de lokale bevolking. Maar door Cadmium te gebruiken in een zonnepaneel wordt het hiermee dus juist úit het milieu gehouden. Er kan dus gesteld worden dat ondanks dat Cd giftig is, het wel goed is om de stof te gebruiken. De enige CdTe-producent (First-Solar) neemt zijn panelen ook weer terug, om ze verantwoord te verwerken.

4. Sociale verantwoordelijkheid verhogen

Daarnaast is recyclen belangrijk vanuit het oogpunt van sociale verantwoordelijkheid. Aan beide kanten van de leveringsketen zitten sociale ingewikkeldheden. Over de voorkant van de keten is recent gebleken dat veel PV-panelen en zo goed als al het silicium uit China komt en hoogstwaarschijnlijk geproduceerd wordt over de rug van de Oeigoeren⁸. Aan de achterkant van de keten liggen problemen rond het aandeel PV-panelen wat niet lokaal verwerkt wordt, maar naar ontwikkelingslanden verscheept wordt. Het is onduidelijk wat hiermee gebeurt, maar aan het eind van hun levensduur worden ze hoogstwaarschijnlijk gedumpt en verbrand door de vrouwen en kinderen van de lokale bevolking, waarbij de zware metalen en giftige stoffen in het milieu terecht kunnen komen met enorme gevolgen voor de gezondheid van de mensen daar⁹. Dit is gewoon onethisch. Met het recyclen van PV-panelen worden deze twee sociale problemen zoveel mogelijk verminderd en nemen we verantwoordelijkheid voor ons eigen afval. Daarnaast is het van belang dat er een sterkere lokale/Europese markt wordt gecreëerd om deze ethische problematiek te verminderen, maar ook om te voorkomen dat er in de toekomst om geopolitieke redenen leveringsproblemen optreden.

Kansen en ontwikkelingsgebieden recyclen PV-panelen

Genoeg redenen dus om PV-panelen te recyclen!
Helaas zijn we daar op dit moment nog niet, maar de circulariteit van PV-panelen krijgt langzamerhand steeds meer aandacht van overheden en bedrijven. 22 september 2021 is de eerste transitie-agenda voor eerlijke en circulaire zonne-energie gelanceerd, opgesteld door onder andere de provincie Zuid-Holland.

Enkele ontwikkelingsgebieden waar wij kansen zien zijn als volgt:

• Producenten:
  o Losmaakbaarheid: zorg dat panelen gemakkelijker uit elkaar te halen zijn, waardoor materialen gemakkelijker van elkaar gescheiden kunnen worden
  o Ontwikkel PV-panelen die vrij zijn van giftige stoffen
  o Bij de ontwikkeling van een nieuw PV-paneel, neem dan meteen bij het ontwerp al mee hoe het paneel over 30 jaar gerecycled kan worden in plaats van daar achteraf pas over na te denken.
• Overheden:
  o Handhaaf de producentenverantwoordelijkheid: zorg dat écht alle producenten en importeurs hun PV-panelen verantwoord laten verwerken
  o Geef subsidies voor technologie: veel recyclings-technologieën bestaan in principe al wel, maar zijn op het moment nog niet financieel rendabel. Subsidies of andere financiële ondersteuningen kunnen hierdoor het recyclen versnellen.
• Iedereen die concreet een PV-paneel zoekt:
  o Kies idealiter voor PV-panelen van bedrijven die concreet met ontwikkelingen van circulaire PV-panelen bezig zijn.
  o Zoek Europese PV-panelen om de Europese PV-panelen markt te versterken.
  o Wanneer dit niet mogelijk is kies dat voor een bedrijf wat is aangesloten bij Stichting OPEN, de Nederlandse PV-verwerker, zodat de panelen niet naar ontwikkelingslanden verdwijnen.

Gelukkig zijn er enkele bedrijven die al bezig zijn met de ontwikkeling van circulaire PV-panelen. Hieronder de lijst met goede ontwikkelingen die wij tot nu toe zien.

Producent	Circulair	Europees	Type	Specificaties
Exasun	+	+	Kristallijn silicium	Modulair PV-paneel – losmaakbare lijm Geen giftige stoffen
Solarge	+	+	Kristallijn silicium (lichtgewicht)	100% recyclebare kunststof i.p.v. glas
First-Solar	+	+	Dunne film	CdTe-panelen Nemen zelf panelen terug om 90% te recyclen Voorkomen een giftige stof (Cd) in milieu
Energyra	–	+	Kristallijn silicium	Nederlandse producent
Hyet Solar	–	+	Dunne film	Nederlandse producent
Sungevity	+	N.v.t.	N.v.t.

First-Solar is de enige circulaire producent die op moment van schrijven al panelen levert, en Solarge gaat waarschijnlijk leveren vanaf 2022, maar mijn advies is om ook de niet-circulaire PV-panelen van Exasun zoveel mogelijk te gebruiken om hen te ondersteunen in de circulaire ontwikkelingen. De Nederlandse producenten Hyet Solar en Energyra zijn in de fase van de eerste leveringen of verwachten dit jaar de eerste panelen te kunnen leveren. Goede initiatieven dus!

Conclusie

Het recyclen van PV-panelen is dus van groot belang en inmiddels worden langzaam de eerste stappen gezet richting circulaire PV-panelen. Ik wil wel nog benadrukken dat de complicaties van PV-panelen zeker niet betekenen dat we ze helemaal niet meer moeten gebruiken. PV-panelen zijn van groot belang voor de energietransitie en om verdere klimaatverandering te voorkomen. Om de negatieve effecten van PV-panelen te verminderen, moeten we wel eerst zoveel mogelijk energie besparen, waardoor er minder energie en dus minder PV-panelen nodig zijn. Laten we dus eerst zorgen voor een goede isolatie en energiezuinige apparatuur en de rest van de elektriciteitsvraag opwekken met zo circulair mogelijke PV-panelen. Doet u mee? 

Auteur: Judith van der Horst, adviseur bij Merosch

Voetnoten

[1] FINAL_DO_M2i_Studie_CirculairePV_Eindrapport_12mei2021.pdf (circulairemaakindustrie.nl)
[2] FINAL_DO_M2i_Studie_CirculairePV_Eindrapport_12mei2021.pdf (circulairemaakindustrie.nl)
[3] FINAL_DO_M2i_Studie_CirculairePV_Eindrapport_12mei2021.pdf (circulairemaakindustrie.nl)
[4] De helft van al het elektronisch afval wordt niet goed verwerkt. Wat gebeurt er met onze apparaten? | Nederlands Dagblad
[5] Critical Minerals | Geoscience Australia (ga.gov.au)
[6] Metal Demand for Renewable Electricity Generation in the Netherlands (metabolic.nl)
[7] Recycling & giftige stoffen zonnepanelen – Zonnefabriek
[8] ‘Waarschijnlijk dwangarbeid bij productie van Chinese zonnepanelen voor Nederland’ – NRC, Nieuwe studie waarschuwt voor dwangarbeid in Chinese industrie voor zonnepanelen (fd.nl)
[9] De helft van al het elektronisch afval wordt niet goed verwerkt. Wat gebeurt er met onze apparaten? | Nederlands Dagblad