Problemstellung: Erstmalige Bestimmung von Emissionen ohne Normen
Im Rahmen dieser Untersuchung sollten die staub- und gasförmigen Emissionen von Solarstrommodulen erstmalig ermittelt werden, da es bisher keine Vorschriften oder Normen zur Durchführung oder zur Festlegung von Grenzwerten gibt. Zur Gas- und Staubanalytik kam eine akkreditierte Methode zum Einsatz, die häufig zur Bestimmung von Airbag-Emissionen verwendet wird. Zudem wurde der Glührückstand der Proben untersucht.
Vorgehensweise: Tests unter verschiedenen Temperaturen
Für die Analyse wurden repräsentative, postkartengroße Proben (ca. 50 g) aus den Modulen entnommen und im Laborofen verbrannt. Die Heizrate betrug dabei 10 °C/min und es wurde bei 600 °C, 900 °C und 1.100 °C mit einer Haltezeit von 1 Stunde gearbeitet. Zur Simulation verschiedener Bedingungen wurde sowohl mit Luft als auch mit „verbrannter Luft“ (1 % Sauerstoffgehalt) experimentiert. Insgesamt wurden 21 Versuche durchgeführt. Der Reaktor hatte einen Innendurchmesser von 80 mm und wurde mit einem Durchfluss von 15 L/min betrieben.
Ergebnisse: Schwermetallemissionen und Glührückstände
Besonders auffällig war das Cd-Te-Modul (Cadmium-Tellurid-Modul), bei dem die Schwermetallemissionen untersucht wurden. Bei 600 °C war die Cadmiumfreisetzung in den Stäuben vernachlässigbar, jedoch stieg sie bei 1.100 °C auf über 1 Gramm Cadmium pro Kilogramm Staub (ca. 0,15 Gew% Cd). Andere Module emittierten Schwermetalle in geringeren Mengen. Die gemessenen Gaskonzentrationen blieben insgesamt niedrig.
Glührückstandsuntersuchung
Die chemische Analyse der Glührückstände zeigte, dass die gefundenen Schwermetalle der Materialzusammensetzung der Module entsprechen. In den gemahlenen Schmelzrückständen wurde eine Schwermetallkonzentration von bis zu 0,12 m% festgestellt.
Empfehlung: Weitere Untersuchungen unter realen Brandbedingungen
Auf Basis der Ergebnisse empfehlen wir, weitere Experimente mit ganzen Modulen unter realen Brandbedingungen durchzuführen, um detailliertere Aussagen zu den Schwermetallemissionen zu erhalten.
Haben Sie Fragen zur Emissionsbestimmung oder benötigen Sie Laboruntersuchungen? Unser Werkstofflabor steht Ihnen gerne zur Verfügung.
