Strategische Planung eines Kreislaufwirtschaftssystems für Photovoltaikmodule

Eine der größten und dringlichsten Herausforderungen des 21. Jahrhunderts ist die nachhaltige Gestaltung der Entwicklung der Menschheit. Dabei gilt es unser Handeln so auszurichten, dass wir heutige Bedürfnisse erfüllen, ohne künftigen Generationen die Möglichkeit zu nehmen, ihre eigenen Bedürfnisse zu erfüllen (United Nations, 1987).

Im Sinne eines ganzheitlichen Systemverständnisses ist eine Auseinandersetzung mit den technologischen und ökonomischen Rahmenbedingungen der Photovoltaiktechnologie und des Konzepts der Verwertung von Produktrückläufern sowie der integrierten Sichtweise von Kreislaufwirtschaftsmodellen nötig.

Trotz der Tatsache, dass in Zukunft große Mengen Photovoltaikaltmodule zur Verfügung stehen werden und deren Verwertung im Rahmen der WEEE („waste electrical and electronic equipment“)‐Richtlinie (Europäisches Parlament, Rat der europäischen Union, 2012) gefordert ist (Tabelle 2), fehlt bisher ein umfassender Ansatz zur Vorhersage der auftretenden Menge. Ein solcher Ansatz bildet wiederum die Grundlage für die Beantwortung der Frage, wie ein effizientes Kreislaufwirtschaftssystem für Photovoltaikanlagen zu gestalten ist.

Das in Kapitel 3 definierte erste Teilproblem zur Beantwortung der in dieser Arbeit gestellten Forschungsfrage befasst sich mit der Prognose der Photovoltaikleistung, die zukünftig in Deutschland installiert wird. Ziel ist es eine Aussage darüber zu erhalten, wo, wann und wieviel Leistung zur Erzeugung von Elektrizität aus Photovoltaik installiert wurde und wird. Um den Ausbau der Photovoltaik sowohl in seiner zeitlichen als auch in seiner räumlichen Entwicklung zu verstehen, wird im Nachfolgenden ein entsprechendes Erklärungsmodell beschrieben.

Während im ersten Teilproblem der Grundstein für die Daten gelegt wurde, die zur Modellierung des Kreislaufwirtschaftsmodells benötigt werden, folgt in diesem Teilproblem eine bedarfsgerechte Anreicherung, um das Aufkommen zur Verwertung anstehender Materialmengen zu prognostizieren. Die Anreicherung erfolgt in drei Schritten. Abhängig vom Installationsjahr, wird im ersten Schritt der Anteil installierter kristalliner Technologie an der gesamten verbauten Leistung analysiert.

Die in den ersten beiden Teilproblemen erarbeitete Aufkommensprognose stellt die zentralen Daten für die Anwendung eines strategischen Netzwerkplanungsmodells zur Verfügung. Hieraus kann in weiteren Schritten die optimale Gestaltung eines Kreislaufwirtschaftssystems für Photovoltaikmodule erarbeitet werden. Im Gegensatz zu den beiden ersten Teilproblemen in Kapitel 4 und 5, bei denen Erklärungsmodelle und darauf basierende Prognosemodelle Anwendung finden, handelt es sich bei diesem dritten Teilproblem um ein Entscheidungs‐ beziehungsweise Planungsmodell (Schneeweiß, 2002).

Zwar ist, wie in Kapitel 6.2 beschrieben, eine mathematische Lösung der Gesamtproblemstellung zum aktuellen Zeitpunkt nicht sinnvoll möglich, dennoch lassen sich neben einem umfassenden Systemverständnis auch ohne mathematische Lösung aus den Ergebnissen der einzelnen Teilprobleme einige Implikationen ableiten.

Für die nachhaltige Gestaltung der Entwicklung der Menschheit spielen erneuerbare Energien eine zentrale Rolle. Eine wichtige Säule einer zukunftsfähigen und nachhaltigen Energieversorgung stellt dabei die Photovoltaik dar. Doch während die Erzeugung der Energie durch Photovoltaik keine erschöpflichen Ressourcen verbraucht, werden zur Produktion der Module verschiedene Ressourcen eingesetzt.