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Ökobilanz von Photovoltaikanlagen

Dieser Beitrag soll zur Aufklärung beitragen und zeigen, wie viele Ressourcen für die Herstellung benötigt werden, wie es um die CO2-Bilanz und die Entsorgung der Module steht.

Ressourcen für Photovoltaikanlagen

Rohstoffe für siliziumbasierte Solarmodule sind ausreichend vorhanden. In der Regel bestehen Photovoltaikmodule hauptsächlich aus Glas, Aluminium, Kunststoffen (Polymeren) und Silizium. Diese Rohstoffe sind auf der Erde ausreichend verfügbar und mit einer Verknappung ist nicht zu rechnen.

Lediglich der Bedarf an Silber für die Produktion der Zellen muss kritisch betrachtet werden. Doch die Hersteller konnten den Bedarf an Silber in den letzten Jahren deutlich reduzieren. Einige von ihnen ersetzen das Silber mittlerweile durch Kupfer.

CO2-Bilanz von Photovoltaikanlagen

Über die gesamte Wertschöpfungskette der Photovoltaikanlagen entstehen Emissionen – Abbau und Förderung der Rohstoffe, Produktion, Transport, Montage. Erst im Betrieb reduzieren sich die Emissionen auf Anfahrten zur Wartung und Inspektion der Anlagen. Der überwiegende Teil der Emissionen entsteht bei der Gewinnung des Silbers, Kupfers und Siliziums sowie bei der Herstellung der Wafer, der Grundlage der Solarzellen.

Das Umweltbundesamt kommt in der Untersuchung der Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger zu spezifischen Kohlendioxid-Emissionen von 66,7 g CO2-Äquivalente/kWh. Andere Untersuchungen kommen auf Werte zwischen 30 und 70 g/kWh, je nach verwendeten Parametern und Produktionsorten. So sind Photovoltaikmodule, die in Europa hergestellt werden, klimafreundlicher als solche aus China. Das liegt weniger am weiten Transportweg, als vielmehr an den geringeren CO2-Emissionen des in Europa erzeugten Stroms.

Beitrag der Photovoltaik zum Klimaschutz

Um den Beitrag der Solarenergie zum Klimaschutz einordnen zu können, muss der Vergleich mit anderen Technologien herangezogen werden. 

  • Kohle zwischen 700 g und 950 g/kWh (Quelle Wikipedia)
  • Erdgas zwischen 400 g und 650 g/kWh (Quelle Wikipedia)
  • Windenergie an Land: 10,5 g/kWh (lt. Umweltbundesamt)
  • Windenergie auf See: 6,0 g/kWh (lt. Umweltbundesamt)
  • Solarenergie: 30 g bis 70 g/kWh (lt. Umweltbundesamt)

Der Ausbau von erneuerbaren Energien in Deutschland hat sich für das Klima schon jetzt gelohnt. Der Emissionsfaktor im deutschen Strommix hat sich von 644 g/kWh im Jahr 2000 auf 366 g/kWh in 2020 erheblich reduziert. Quelle: Wikipedia

Strom aus dem Solardach verursacht somit deutlich weniger Treibhausgasemissionen als Strom aus fossilen Energieträgern und trägt zum Klimaschutz bei. Nach Angaben der Untersuchung des Umweltbundesamtes haben im Jahr 2018 Photovoltaikanlagen mit ihrem erzeugten Strom die Emissionen von fast 29 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente Treibhausgase vermieden.

Energetische Amortisation der PV-Anlagen

Die für die Produktion der Solarmodule benötigte Energie wird bei der Stromerzeugung um ein Vielfaches ausgeglichen. Die energetische Amortisationszeit bezeichnet die Zeitspanne, die eine PV-Anlage benötigt, um genauso viel Energie abzugeben (in Form von elektrischem Strom) wie für die Herstellung benötigt wurde. Diese beträgt je nach Modultyp, Standort und Parametern aktuell 1,6 bis 2,1 Jahre. Bei einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren erzeugen die Module somit 10 bis 15 Mal mehr Energie als für ihre Produktion notwendig ist.

Entsorgung von Photovoltaikanlagen

Bis zu 40 alte oder defekte Solarmodule können kostenfrei bei einer örtlichen Sammelstelle für Elektroaltgeräte abgegeben werden. Für größere Mengen muss ein spezialisierter Dienstleister mit der Entsorgung beauftragt werden.

Hersteller haben ein europaweites Netzwerk zur Rücknahme und Recycling von Solarmodulen eingerichtet und kommen damit ihrer gesetzlichen Verpflichtung nach. Das Netzwerk PV-Cycle arbeitet mit verschiedenen europäischen Recyclinganlagen für eine regelkonforme Behandlung zusammen.

Beim Recycling der Solarmodule werden Glas, Kunststoffe und Aluminiumrahmen abgetrennt und wiederverwertet. Die Verwertung des Laminats mit den Solarzellen ist technisch zwar möglich, wird derzeit aber noch nicht umgesetzt. Aufgrund der zu geringen Mengen ist ein Recycling noch nicht wirtschaftlich umsetzbar.

Fazit

Das Solardach produziert über viele Jahre Strom, ohne Treibhausgase zu erzeugen. Bei der Herstellung der Module entstehen Emissionen – aber in einem weitaus geringeren Maß als bei konventionellen Energieträgern. Die zur Herstellung aufgewendete Energie können sie in rund zwei Jahren wieder abgeben und über die Lebensdauer das zehn bis 15-fache an Energie erzeugen. Das Solardach hat eine eindeutig positive Ökobilanz.