Quarzsand

 

Quarzsand

 
 

Der Stoff, aus dem die Photovoltaikmodule sind

Quarzsand

Quarzsand ist der Ausgangsstoff für die Gewinnung von Silizium, aus dem Solarzellen hergestellt werden.

Quarzsand besteht – in veränderlichen Gewichtsanteilen (abhängig von Lagerstätte und Sandgeschichte) – zu ca. 95% aus Quarz, den Rest bilden Verunreinigungen, Kalk und Begleitmineralien wie Alkalisilikate, Feldspat, Glimmerminerale, Tonminerale, karbonatische und kohlehaltige Bestandteile.

Der Quarz im Sand – Siliciumdioxid (SiO2) – ist für den menschlichen Organismus ungefährlich, er kann weder aufgenommen noch verwertet werden; bei Aufnahme wird er unverändert wieder ausgeschieden.




Der Anteil von Silicium liegt im Hauptbestandteil des Quarzsandes, Siliciumdioxid, bei 46%. Um hieraus Roh-Silizium zu gewinnen, wird der Quarzsand zunächst chemisch gereinigt und sonach im Lichtbogenofen (ein Schmelzofen, der durch Lichtbögen zwischen Elektroden unter Strom erhitzt wird) geschmolzen. Bei ca. 1250° gibt das SiO2 ein Sauerstoffatom (O) frei und reduziert zu SiO. Koks (C) wird hinzugefügt und verbrennt zu CO2 – dabei gibt das SiO nochmals ein Sauerstoffatom ab:

Si02 + C → Si + C02.

Das Ergebnis ist CO2 und Roh-Silizium.

Mehr zum CO2-Fußabdruck der Photovoltaik erfahren Sie hier.

Durch die Behandlung mit Säuren wird dessen z.T. aus dem Quarzsand übernommener Anteil an Fremdstoffen noch weiter heruntergesetzt, bis das Silizium eine Reinheit von weit über 99% erreicht.

Neben Solarzellen und Anwendungen in der Mikroelektronik wird Quarzsand auch zur Herstellung von Glas, Porzellan oder Betonmischungen eingesetzt.

Vorkommen von Quarzsand

Quarzsandboden in Deutschland

Die globalen Quarzsand-Reserven gelten als unerschöpflich – jährlich werden weltweit über 100 Millionen Tonnen Quarzsand abgebaut; in Deutschland, einem der weltweit größten Quarzsand-Produzenten, sind es allein 12 Millionen Tonnen, von denen ca. 8 Mio. t exportiert werden.

Die größten gegenwärtig genutzten Vorkommen an Quarzsand finden sich in den USA (Anteil am Weltmarkt ca. 25%), Slowenien, Mitteleuropa (Deutschland, Österreich), Spanien und Frankreich.

Die meisten Sandstrände weltweit bestehen ebenfalls aus Quarzsand – mit wenigen Ausnahmen wie z.B. Muschelsand, der aus dem Abrieb kalkhaltiger Muschelschalen besteht, oder die schwarzen Strände der Kanaren (auf Korngröße geschliffenes Vulkangestein).

Auch ein Großteil der großen Sandwüsten setzt sich aus Quarzsand zu­sammen, z.B. die arabische Rub al-Khali in der Sahara. Auch hier gibt es nur wenige Ausnahmen, etwa den Gips-Sand der White Sands in New Mexico.




Quarzsand-3

Abbaustätten für Quarzsand in Deutschland liegen beispielsweise in Frechen bei Köln, im Fuldatal, im Harz, in Sachsen oder im bayerischen Wald – weitere Lager sind oft nur wenige Meter unter land- oder forstwirtschaftlich genutzten Flächen zu finden. Da Quarzsand im Tageabbau gewonnen wird, sind die oft riesigen zum Abbau von Quarzsand bereitgestellten Gebiete (bei Laar in Niedersachsen beispielsweise wurde im gültigen Flächennutzungsplan des Landes ein Gebiet von über 300 ha für den Quarzsand-Abbau ausgewiesen) durch Lärmemissionen, als Landschaftszerstörung und wegen des Staub-Eintrags für Anwohner und Gemeinden häufig nicht unproblematisch.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Der Stoff, aus dem die Photovoltaikmodule sind

Quarzsand

Quarzsand ist der Ausgangsstoff für die Gewinnung von Silizium, aus dem Solarzellen hergestellt werden.

Quarzsand besteht – in veränderlichen Gewichtsanteilen (abhängig von Lagerstätte und Sandgeschichte) – zu ca. 95% aus Quarz, den Rest bilden Verunreinigungen, Kalk und Begleitmineralien wie Alkalisilikate, Feldspat, Glimmerminerale, Tonminerale, karbonatische und kohlehaltige Bestandteile.

Der Quarz im Sand – Siliciumdioxid (SiO2) – ist für den menschlichen Organismus ungefährlich, er kann weder aufgenommen noch verwertet werden; bei Aufnahme wird er unverändert wieder ausgeschieden.




Der Anteil von Silicium liegt im Hauptbestandteil des Quarzsandes, Siliciumdioxid, bei 46%. Um hieraus Roh-Silizium zu gewinnen, wird der Quarzsand zunächst chemisch gereinigt und sonach im Lichtbogenofen (ein Schmelzofen, der durch Lichtbögen zwischen Elektroden unter Strom erhitzt wird) geschmolzen. Bei ca. 1250° gibt das SiO2 ein Sauerstoffatom (O) frei und reduziert zu SiO. Koks (C) wird hinzugefügt und verbrennt zu CO2 – dabei gibt das SiO nochmals ein Sauerstoffatom ab:

Si02 + C → Si + C02.

Das Ergebnis ist CO2 und Roh-Silizium.

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Durch die Behandlung mit Säuren wird dessen z.T. aus dem Quarzsand übernommener Anteil an Fremdstoffen noch weiter heruntergesetzt, bis das Silizium eine Reinheit von weit über 99% erreicht.

Neben Solarzellen und Anwendungen in der Mikroelektronik wird Quarzsand auch zur Herstellung von Glas, Porzellan oder Betonmischungen eingesetzt.

Vorkommen von Quarzsand

Quarzsandboden in Deutschland

Die globalen Quarzsand-Reserven gelten als unerschöpflich – jährlich werden weltweit über 100 Millionen Tonnen Quarzsand abgebaut; in Deutschland, einem der weltweit größten Quarzsand-Produzenten, sind es allein 12 Millionen Tonnen, von denen ca. 8 Mio. t exportiert werden.

Die größten gegenwärtig genutzten Vorkommen an Quarzsand finden sich in den USA (Anteil am Weltmarkt ca. 25%), Slowenien, Mitteleuropa (Deutschland, Österreich), Spanien und Frankreich.

Die meisten Sandstrände weltweit bestehen ebenfalls aus Quarzsand – mit wenigen Ausnahmen wie z.B. Muschelsand, der aus dem Abrieb kalkhaltiger Muschelschalen besteht, oder die schwarzen Strände der Kanaren (auf Korngröße geschliffenes Vulkangestein).

Auch ein Großteil der großen Sandwüsten setzt sich aus Quarzsand zu­sammen, z.B. die arabische Rub al-Khali in der Sahara. Auch hier gibt es nur wenige Ausnahmen, etwa den Gips-Sand der White Sands in New Mexico.




Quarzsand-3

Abbaustätten für Quarzsand in Deutschland liegen beispielsweise in Frechen bei Köln, im Fuldatal, im Harz, in Sachsen oder im bayerischen Wald – weitere Lager sind oft nur wenige Meter unter land- oder forstwirtschaftlich genutzten Flächen zu finden. Da Quarzsand im Tageabbau gewonnen wird, sind die oft riesigen zum Abbau von Quarzsand bereitgestellten Gebiete (bei Laar in Niedersachsen beispielsweise wurde im gültigen Flächennutzungsplan des Landes ein Gebiet von über 300 ha für den Quarzsand-Abbau ausgewiesen) durch Lärmemissionen, als Landschaftszerstörung und wegen des Staub-Eintrags für Anwohner und Gemeinden häufig nicht unproblematisch.

Solarzellen im Zusammenspiel

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Quarzsand

Quarzsand ist der Ausgangsstoff für die Gewinnung von Silizium, aus dem Solarzellen hergestellt werden.

Quarzsand besteht – in veränderlichen Gewichtsanteilen (abhängig von Lagerstätte und Sandgeschichte) – zu ca. 95% aus Quarz, den Rest bilden Verunreinigungen, Kalk und Begleitmineralien wie Alkalisilikate, Feldspat, Glimmerminerale, Tonminerale, karbonatische und kohlehaltige Bestandteile.

Der Quarz im Sand – Siliciumdioxid (SiO2) – ist für den menschlichen Organismus ungefährlich, er kann weder aufgenommen noch verwertet werden; bei Aufnahme wird er unverändert wieder ausgeschieden.




Der Anteil von Silicium liegt im Hauptbestandteil des Quarzsandes, Siliciumdioxid, bei 46%. Um hieraus Roh-Silizium zu gewinnen, wird der Quarzsand zunächst chemisch gereinigt und sonach im Lichtbogenofen (ein Schmelzofen, der durch Lichtbögen zwischen Elektroden unter Strom erhitzt wird) geschmolzen. Bei ca. 1250° gibt das SiO2 ein Sauerstoffatom (O) frei und reduziert zu SiO. Koks (C) wird hinzugefügt und verbrennt zu CO2 – dabei gibt das SiO nochmals ein Sauerstoffatom ab:

Si02 + C → Si + C02.

Das Ergebnis ist CO2 und Roh-Silizium.

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Durch die Behandlung mit Säuren wird dessen z.T. aus dem Quarzsand übernommener Anteil an Fremdstoffen noch weiter heruntergesetzt, bis das Silizium eine Reinheit von weit über 99% erreicht.

Neben Solarzellen und Anwendungen in der Mikroelektronik wird Quarzsand auch zur Herstellung von Glas, Porzellan oder Betonmischungen eingesetzt.

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Die globalen Quarzsand-Reserven gelten als unerschöpflich – jährlich werden weltweit über 100 Millionen Tonnen Quarzsand abgebaut; in Deutschland, einem der weltweit größten Quarzsand-Produzenten, sind es allein 12 Millionen Tonnen, von denen ca. 8 Mio. t exportiert werden.

Die größten gegenwärtig genutzten Vorkommen an Quarzsand finden sich in den USA (Anteil am Weltmarkt ca. 25%), Slowenien, Mitteleuropa (Deutschland, Österreich), Spanien und Frankreich.

Die meisten Sandstrände weltweit bestehen ebenfalls aus Quarzsand – mit wenigen Ausnahmen wie z.B. Muschelsand, der aus dem Abrieb kalkhaltiger Muschelschalen besteht, oder die schwarzen Strände der Kanaren (auf Korngröße geschliffenes Vulkangestein).

Auch ein Großteil der großen Sandwüsten setzt sich aus Quarzsand zu­sammen, z.B. die arabische Rub al-Khali in der Sahara. Auch hier gibt es nur wenige Ausnahmen, etwa den Gips-Sand der White Sands in New Mexico.




Quarzsand-3

Abbaustätten für Quarzsand in Deutschland liegen beispielsweise in Frechen bei Köln, im Fuldatal, im Harz, in Sachsen oder im bayerischen Wald – weitere Lager sind oft nur wenige Meter unter land- oder forstwirtschaftlich genutzten Flächen zu finden. Da Quarzsand im Tageabbau gewonnen wird, sind die oft riesigen zum Abbau von Quarzsand bereitgestellten Gebiete (bei Laar in Niedersachsen beispielsweise wurde im gültigen Flächennutzungsplan des Landes ein Gebiet von über 300 ha für den Quarzsand-Abbau ausgewiesen) durch Lärmemissionen, als Landschaftszerstörung und wegen des Staub-Eintrags für Anwohner und Gemeinden häufig nicht unproblematisch.

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