Ausgediente Solarmodule enthalten wertvolle Rohstoffe: Glas, Silizium, Silber, Kupfer sowie Kunststoffe. In der Praxis wird das Recycling jedoch häufig aus Kostengründen nur teilweise umgesetzt. Lediglich hochwertiges Solarglas wird regelmäßig ein zweites Leben zuteil, etwa als Schaumglas oder als Füllstoff in Baumaterialien.

Mit einer Verwertungsquote von bis zu 98 % des gesamten Solarmodulgewichts hat sich das Magdeburger Cleantech-Unternehmen zum Ziel gesetzt, die Kreislaufwirtschaft in der Solarbranche effizienter zu gestalten. „Damit Nachhaltigkeitsinitiativen in die gelebte Praxis übergehen, müssen sie sich wirtschaftlich abbilden lassen. Dazu muss das PV-Recyclingverfahren in Taktzeit, Materialfluss und Fehlerfreiheit durchoptimiert sein“, erklärt Jan Bargel, Mitbegründer und CTO von Solar Materials. Die notwendige Präzision und Effizienz wird durch Automatisierung erreicht. Das Unternehmen wählte ABB Robotics als Automatisierungspartner.

Heikle Fracht ergonomisch und wirtschaftlich handhaben mit Robotik  

Die ABB-Roboter übernehmen dabei das gesamte Handling der Solarpanels – vom Entfernen des Regenwassers bis hin zur Demontage von Schlüsselkomponenten wie Kabeln und Verteilerdosen. Dies schafft eine sicherere Umgebung für die Arbeitskräfte und bietet zudem ein Plus an Effizienz. © ABB

„Wenn unser Partner die Panels zur Aufbereitung anliefert, sind diese zum Teil jahrzehntelang auf einer Freifläche gestanden“, berichtet Bargel. Teilweise sind die Panels also mit Schlamm oder anderen Fremdkörpern behaftet. „Das Ausgefallenste, was wir an einem Modul mal gefunden haben, war ein Bienennest – zum Glück nicht mehr bewohnt“, schmunzelt Bargel. Durch die U-Form der Rahmen sammelt sich zudem Regenwasser in den Modulen, wodurch ein ursprünglich 20 kg schweres Panel schnell das Doppelte wiegt – eine erhebliche Belastung für die Mitarbeitenden.

Das manuelle Handling ist nicht nur ergonomisch belastend und fehleranfällig, sondern erhöht auch Sicherheitsrisiken. Neben der körperlichen Entlastung der Mitarbeitenden ist Kosteneffizienz ein zentraler Faktor: Der Materialwert eines recycelten Solarmoduls ist begrenzt. Hohe Stückzahlen und ein reibungsloser Prozess sind Voraussetzung für wirtschaftliches Recycling.

Die geforderte Ergonomie, Präzision und Taktung des Verfahrens lässt sich nur durch Automatisierung erreichen. Bei der Suche nach einem Partner fiel die Wahl auf ABB Robotics. Der von Solar Materials beauftragte Systemintegrator schätzt die einfache Programmierung und Integrationsfähigkeit der ABB-Roboter und realisierte zunächst eine Pilotanlage mit einem gebrauchten Industrieroboter von ABB. Positive Erfahrungen in Zuverlässigkeit und Bedienbarkeit führten dazu, dass auch die neue Linie auf ABB-Technik setzt. Vorteil: Die Mitarbeitenden waren bereits mit den Systemen vertraut, wodurch die Bedienung einfacher wurde.

120.000 Varianten – gleichbleibende Präzision dank Robotik

Mit einer Verwertungsquote von 98 % will Solar Materials die Kreislaufwirtschaft in der Solarbranche auf ein neues Level heben. Dabei ist das Recycling der Solarmodule keine triviale Aufgabe. Jedes Panel bringt bis zu 20 Kilogramm auf die Waage und kann in Größe und Zustand variieren. © ABB

In der Aufbereitung der Solarmodule sorgen fünf ABB-Roboter des Typs IRB 6700 mit IP67-Schutzklasse, SafeMove-Funktionalität und OmniCore-Steuerung für Präzision und Ergonomie. Drei Roboter in einer sicher umzäunten Roboterzelle übernehmen das Handling im vorderen Anlagenbereich, zwei weitere bewegen sich auf einer Verfahrachse zu den nächsten Bearbeitungsstationen.

Die Industrieroboter greifen die Solarmodule von der Palette und schwenken sie kontrolliert aus, um sie vollständig von Wasser zu befreien. Außerdem entfernen sie Kabel und Verteilerdosen und transportieren die Module weiter. Bargel erklärt: „Ein Portalsystem hätte für uns nicht funktioniert. Wir brauchen volle Freiheitsgrade, weil bei uns kein Modul dem anderen gleicht.“

Tatsächlich gäbe es am Markt rund 120.000 unterschiedliche Solarmodultypen, so Bargel. Die ABB-Roboter trotzen dieser Variantenvielfalt: Sie sind in der Lage, Solarmodule mit verschiedensten Abmessungen individuell zu erfassen und anzupassen – ganz ohne aufwändiges Nach-Teachen. Dafür wird jedes einzelne Modul über ein integriertes Machine-Vision-System erfasst; die Roboterpfade werden dynamisch angepasst.

Die ABB-Roboter arbeiten in verschiedenen Bearbeitungsstationen und transportieren die Panels zwischen den einzelnen Prozessschritten. Dank ihrer Flexibilität und Anpassungsfähigkeit können sie unterschiedliche Modulgrößen problemlos handhaben und spezielle Aufgaben durchführen. © ABB

Die Halle in Magdeburg misst 25 × 120 m. Dank ihrer vielen Freiheitsgrade können die ABB-Roboterarme auch „um die Ecke“, ohne zusätzliches Fördertechnikgeflecht. Dadurch ließ sich die gesamte Anlage kompakt dimensionieren.

Solarmodule aufbereiten im Minutentakt

Ein halbes Jahr nach Beginn des Automatisierungsprojekts verarbeitet die Linie rund 1200 Module pro Tag. Das Ziel liegt bei 2000 bis 2500 Modulen täglich, bei einer geplanten Taktzeit von einer Minute pro Einheit. Eine zweite Linie ist in Planung, um die Recyclingkapazität von 7000 auf 21.000 Tonnen pro Jahr zu erhöhen.

„Für uns ist klar: Wenn wir die Kreislaufwirtschaft in der Solarbranche industrialisieren wollen, brauchen wir Systeme, die mit der Komplexität des Inputs umgehen können – und das dauerhaft, wartungsarm und robust. Genau das leisten die ABB-Roboter in unserem automatisierten Prozess“, resümiert Jan Bargel.