DE102012010904B3

DE102012010904B3 - Verfahren und Vorrichtung zum Recyclen der Bodenplatten von Photovoltaik-Anlagen

Info

Publication number: DE102012010904B3
Application number: DE201210010904
Authority: DE
Inventors: Adelbert Rold
Original assignee: Eugen Rold GmbH
Current assignee: Eugen Rold GmbH
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2013-05-29
Anticipated expiration: 2032-06-02
Also published as: WO2013178207A2; WO2013178207A3

Abstract

Eine Bodenplatte 1 von Photovoltaik-Anlagen weist eine Glasplatte 2 als Grundkörper, weiterhin auf der Glasplatte 2 durch eine Klebeschicht 4 befestigte Aluminiumplättchen 3 sowie schließlich auf den Aluminiumplättchen 3 fest angeordnete, schadstoffhaltige Zellen 5 auf. Zum Recyclen der Bodenplatten 1 wird unter Belassung der Klebebefestigung das Aluminiumplättchen 3 um die Zelle 5 herum durchtrennt. Anschließend werden die Aluminiumplättchen 3 von der Glasplatte 2 abgelöst. Die abgetrennten Bereiche der Aluminiumplättchen 3 mit den Zellen 5 werden von den restlichen Aluminiumplättchen 3 ohne die Zellen 5 voneinander getrennt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Recyclen der Bodenplatten von Photovoltaik-Anlagen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1; die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 5.
Bei der Erstellung von Photovoltaik-Anlagen werden Bauelemente in Form von sogenannten Bodenplatten verwendet. Diese Bodenplatten besitzen einen Grundkörper in Form einer Glasplatte. Auf dieser Glasplatte sind je nach Ausführungsform eine Vielzahl von Aluminiumplättchen durch eine Klebeschicht matrixartig aufgebracht. Auf diesen Aluminiumplättchen ist schließlich eine sogenannte Zelle aufgeschweißt. Diese Zellen sind schadstoffhaltig. Bei einer Zerstörung der Zelle können die Schadstoffe in Stäuben frei werden. Zwischen den Aluminiumplättchen verlaufen schließlich noch dünne Drähte.
Bei der Herstellung dieser Bodenplatten können Produktionsfehler im Werk auftreten. Weiterhin können bei der Montage am Einsatzort schadhafte Bodenplatten festgestellt werden. Schließlich werden aufgrund alterungsbedingter Mangelerscheinungen die Photovoltaik-Anlagen irgendwann abgebaut.
Das Problem sind die Bodenplatten, welche aus den vorgenannten Gründen nicht mehr bei den Photovoltaik-Anlagen eingesetzt werden können. Aufgrund der schadstoffhaltigen Zellen werden die Bodenplatten bislang gesammelt und als schadstoffhaltige Elemente deponiert.
Die DE 10 2004 043 893 A1 offenbart ein Recyclingverfahren für Solarmodule, welches auf einer thermischen Schichtentrennung vom Glassubstrat beruht, während die DE 195 39 699 A1 ein weiteres Recyclingverfahren für Solarmodule offenbart, bei dem die Entlaminierung mit Hilfe eines Wasserstrahls erfolgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Recyclen der Bodenplatten von Photovoltaik-Anlagen zu schaffen; weiterhin soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
Die technische Lösung ist verfahrensmäßig gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Dadurch ist ein effektives Recyclingverfahren von Photovoltaik-Bauelementen in Form der dort verwendeten Bodenplatten geschaffen. Dabei werden erfindungsgemäß die einzelnen Werkstoffe der zu recyclenden Bodenplatte weitgehend getrennt, und zwar unter Reduzierung des Sondermülls. Dabei werden die schadstoffhaltigen Zellen auf keinen Fall zerstört. Das erfindungsgemäße Recyclingverfahren kann mit vertretbarem Aufwand überall in geschlossenen Räumen eingesetzt werden. Die Grundidee dieses erfindungsgemäßen Recyclingverfahrens besteht darin, daß zunächst die Bereiche der Aluminiumplättchen mit den schadstoffhaltigen Zellen ringförmig ausgestanzt oder ausgeschnitten werden. Das ”ringförmig” ist dabei im allgemeinsten Sinne zu verstehen und von der Kontur her nicht auf einen Kreis beschränkt. Andere Formen sind durchaus denkbar. Wichtig ist nur, daß die umlaufende Kontur in sich geschlossen ist. Nach der Durchführung dieses Arbeitsganges haften die durchtrennten Bereiche des Aluminiumplättchens mit ihren Zellen nach wie vor durch die flächige Klebewirkung auf der Glasplatte. In einem weiteren Arbeitsschritt werden dann sämtliche Aluminiumplättchen von der Glasplatte abgelöst. Man erhält dadurch Aluminiumplättchenanteile ohne Zelle sowie ausgestanzte Aluminiumplättchenanteile mit Zelle. Insgesamt bleibt somit eine rückstandsfreie Glasplatte übrig, welche grundsätzlich für eine Neuproduktion verwendbar ist. Außerdem bleiben Aluminiumplättchen mit anhaftendem Kleber übrig, welcher unter gewissen Umständen trennbar ist. Schließlich bleiben die schadstoffhaltigen Zellen mit ihrer Aluminiumunterlage übrig, welche dem Sondermüll zugeführt werden können. Die vorbeschriebenen reinen Aluminiumplättchen und die Zellen mit der Aluminiumunterlage können aufgrund ihrer unterschiedlichen Größen durch einen Siebvorgang leicht voneinander getrennt werden.
Vorzugsweise werden gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 die Aluminiumplättchen im Bereich um die Zellen herum kreisförmig ausgeschnitten. Aber auch andere Ausschnittskonturen sind denkbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung erfolgt gemäß Anspruch 3 die Durchtrennung durch die Klebeschicht hindurch bis hin zur Glasplatte. Dies hat den Vorteil, daß bei dem anschließenden Abschaben der Aluminiumplättchen von der Glasplatte die Anteile der Aluminiumplättchen, welche die Zellen tragen, von dem Rest der Aluminiumplättchen problemlos separiert sind.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 schlägt vor, daß das Trennen der Aluminiumplättchen ohne Zellen von den Aluminiumzellen mit Zellen durch Sieben erfolgt. Denn diese beiden Aluminiumbestandteile zeichnen sich durch unterschiedliche Größen aus, so daß durch eine entsprechende Siebgestaltung eine einwandfreie Trennung der vorbeschriebenen Bestandteile durchgeführt werden kann.
Die technische Lösung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorrichtungsmäßig durch die Merkmale des Anspruchs 5 gekennzeichnet.
Dadurch ist eine Vorrichtung geschaffen, bei welcher die einzelnen Werkstoffe der zu recyclenden Bodenplatte weitgehend getrennt werden können, um so den Sondermüll zu reduzieren. Dabei ist gewährleistet, daß die auf den Aluminiumplättchen sich befindenden Zellen nicht zerstört werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann portabel ausgebildet sein, so daß sie mit vertretbarem Aufwand überall in geschlossenen Räumen eingesetzt werden kann.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 6 handelt es sich bei der Einrichtung zum Heraustrennen der Aluminiumplättchen mit den Zellen um ein Stanzmesser. Dieses Stanzmesser kann dabei als herkömmliche, stehende (also nicht rotierende) Stanzeinrichtung mit einem – im allgemeinsten Sinne – ringförmig geschlossenen Messer ausgebildet sein, welches unter Umschließung der Zelle auf das Aluminiumplättchen aufgedrückt wird und dabei dieses durchtrennt. Der Vorteil dabei ist, daß auch nicht runde Konturen ausgeschnitten werden können. Alternativ kann das Stanzmesser auch als rotierendes, zylinderartiges Stanzmesser ausgebildet sein. Das Stanzmesser ist dabei rund ausgebildet und schneidet im rotierenden Zustand den Bereich um die Zelle herum frei. Die Rotation gleicht dabei kleinste Ungenauigkeiten oder Beschädigungen am Messer aus und ermöglicht ein vollständiges Durchdringen der Klebeschicht. Zum Einsatz können ein einzelnes Stanzmesser oder – entsprechend der Anordnung der Zellen – eine Mehrzahl von matrixartig angeordneten Stanzmessern kommen. Nach dem Einsatz des Stanzmessers haften die Stanzlinge, nämlich die Aluminiumplättchen mit ihren schadstoffhaltigen Zellen durch die flächige Klebewirkung – nach wie vor – auf der Glasplatte.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 7 steht das insbesondere rotierende Stanzmesser unter der Beaufschlagung einer Feder. Diese Federbelastung des Stanzmessers hat den Vorteil, daß dadurch kleinste Ungenauigkeiten oder Beschädigungen am Messer ausgeglichen werden können. Auch ist dadurch eine 100%ige Durchdringung der Klebeschicht möglich.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 8 handelt es sich bei der Einrichtung zum Ablösen der Aluminiumplättchen um eine keilförmig ausgebildetes Schabmesser, welches im Bereich der Klebeschicht zwischen die Glasplatte und die Aluminiumplättchen eingeführt wird. Das angesetzte, keilförmige Schabmesser wird mittels eines pneumatischen, hydraulischen oder elektrischen Antriebs über die komplette Glasplatte bewegt und schabt in einem Arbeitsgang die Glasplatte von den Aluminiumplättchen frei.
Auch hier schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 9 vor, daß das Schabmesser federbelastet ist. Dadurch werden irgendwelche Ungenauigkeiten oder Beschädigungen am Messer ausgeglichen.
Schließlich schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 vor, daß zum Trennen der Aluminiumplättchen ohne Zelle von den Aluminiumplättchen mit Zellen eine Siebeinrichtung vorgesehen ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Recyclen der Bodenplatten von Photovoltaik-Anlagen wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
1 eine ausschnittsweise Draufsicht auf die Bodenplatte;
2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in 1;
3a eine schematische Darstellung entsprechend der in 2 zum Ausschneiden des Aluminiumplättchens im Bereich einer Zelle (Schritt 1);
3b eine schematische Darstellung entsprechend der in 2 zum Abschaben des Aluminiumplättchens im Bereich einer Zelle (Schritt 2).
Eine Bodenplatte 1 von Photovoltaik-Anlagen weist als Basisplatte eine Glasplatte 2 in der Größe von ca. 800 × 400 bis ca. 1.200 × 600 mm mit einer Dicke von ca. 4 mm auf. Auf dieser Glasplatte 2 sind je nach Ausführungsform ca. 200 quadratische Aluminiumplättchen 3 mittels einer Klebeschicht 4 matrixartig befestigt. Die Größe dieser Aluminiumplättchen beträgt ca. 40 × 40 mm bei einer Dicke von ca. 0,3 mm. Auf diesen Aluminiumplättchen 3 ist jeweils eine schadstoffhaltige Zelle 5 fest angeordnet. Die Größe dieser Zellen beträgt ca. 3 × 3 mm.
Das Recyclingverfahren der Bodenplatte 1 ist wie folgt:
Die Bodenplatte 1 mit ihrer Glasplatte 2 wird auf einer ebenen Fläche aufgelegt und durch leichtes Vakuum gehalten.
Im Schritt 1 (3a) wird ein zylinderartiges, rotierendes Stanzmesser 6 verwendet. Dieses durch eine Feder 7 belastete Stanzmesser 6 wird unter Umschließung der Zelle 5 auf das Aluminiumplättchen 3 aufgesetzt. Durch eine Drehbewegung des Stanzmessers 6 wird das Aluminiumplättchen 3 um die Zelle 5 herum kreisförmig ausgeschnitten. Das Stanzmesser durchtrennt dabei vollständig sowohl das Aluminiumplättchen 3 als auch die Klebeschicht 4 bis auf die Glasplatte 2.
Im Schritt 2 (3b) wird dann in Richtung des Pfeiles F ein ebenfalls durch eine Feder 8 belastetes Schabmesser 9 in den Bereich der Klebeschicht 4 parallel zur Oberfläche der Glasplatte 2 eingeführt und in Richtung des Pfeiles F bewegt. Das Schabmesser 9 spaltet somit in einem Arbeitsgang sämtliche Aluminiumplättchen 3 von der Glasplatte 2 ab, also sowohl die Aluminiumplättchen 3 ohne Zelle 5 als auch die Aluminiumplättchen 3 mit Zelle 5.
Die so abgeschabten Fragmente werden gesammelt und gesiebt. Da die etwas größeren Aluminiumplättchen 3 ohne die Zellen 5 größer sind als die ausgeschnittenen Aluminiumplättchen 3 mit den Zellen 5 fallen letztere durch das Sieb hindurch. Dies bedeutet, daß die ausgesonderten Zellen 5 inklusive ihrer Unterlage mit dem Aluminiumplättchen 3 dem Sondermüll zugeführt werden können. Übrig bleiben die rückstandsfreie Glasplatte 2 sowie die Aluminiumplättchen 3 mit anhaftendem Kleber. Die rückstandsfreie Glasplatte 2 wäre grundsätzlich für eine Neuproduktion der Bodenplatte 1 verwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Bodenplatte
2: Glasplatte
3: Aluminiumplättchen
4: Klebeschicht
5: Zelle
6: Stanzmesser
7: Feder
8: Feder
9: Schabmesser
F: Pfeil

Claims

Verfahren zum Recyclen der Bodenplatten (1) von Photovoltaik-Anlagen, wobei die Bodenplatte (1) eine Glasplatte (2) als Grundkörper, auf der Glasplatte (2) durch eine Klebeschicht (4) befestigte Aluminiumplättchen (3) sowie auf den Aluminiumplättchen (3) fest angeordnete, schadstoffhaltige Zellen (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß unter Belassung der Klebebefestigung zwischen den Aluminiumplättchen (3) und der Glasplatte (2) das Aluminiumplättchen (3) im Bereich um die Zelle (5) herum ringförmig geschlossen durchtrennt wird, daß die Aluminiumplättchen (3) von der Glasplatte (2) abgelöst werden und daß die abgelösten Bereiche der Aluminiumplättchen (3) mit Zellen (5) von den restlichen Aluminiumplättchen (3) ohne Zellen (5) voneinander getrennt werden.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumplättchen (3) im Bereich um die Zellen (5) herum kreisförmig ausgeschnitten werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrennung durch die Klebeschicht (4) hindurch bis zur Glasplatte (2) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Separieren der Aluminiumplättchen (3) ohne Zellen (5) von den Aluminiumplättchen (3) mit Zellen (5) ein Siebvorgang durchgeführt wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum ringförmig geschlossenen Durchtrennen des Aluminiumplättchens (3) im Bereich um die Zelle (5) herum unter Belassung der Klebebefestigung zwischen dem Aluminiumplättchen (3) und der Glasplatte (2), eine Einrichtung zum Ablösen der Aluminiumplättchen (3) von der Glasplatte (2) sowie eine Einrichtung zum Trennen der abgelösten Bereiche der Aluminiumplättchen (3) mit Zellen (5) von den restlichen Aluminiumplättchen (3) ohne Zellen (5).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum ringförmig geschlossenen Durchtrennen des Aluminiumplättchens (3) ein Stanzmesser (6) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stanzmesser (6) unter der Beaufschlagung einer Feder (7) steht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Ablösen der Aluminiumplättchen (3) von der Glasplatte (2) ein keilförmig ausgebildetes Schabmesser (9) ist, welches mittels eines Antriebs über die Glasplatte (2) unter Durchtrennung der Klebeschicht (4) bewegbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Schabmesser (9) senkrecht zur Oberfläche der Glasplatte (2) federbelastet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Trennen der abgelösten Bereiche der Aluminiumplättchen (3) mit Zellen (5) von den restlichen Aluminiumplättchen (3) ohne Zellen (5) eine Siebeinrichtung ist.