Wie nachhaltig sind Photovoltaikanlagen wirklich?

Der Mythos, dass Photovoltaik viel mehr Energie in der Herstellung benötigt, als später selbst erzeugt werden kann, ist schon lange überholt und entspricht nicht der Wahrheit. Die Umweltbilanz von Photovoltaikanlagen ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Nur wenn all diese Punkte in Betracht gezogen werden, kann eine repräsentative Aussage über die Nachhaltigkeit von Photovoltaik getroffen werden. Nachfolgend bringen wir Klarheit in diesen Bereich und zeigen die tatsächliche Ökobilanz von Photovoltaikanlagen auf.

Produktionsverfahren

Ein sehr entscheidender Faktor in Bezug auf die ökologische Nachhaltigkeit bei der Produktion von Photovoltaik ist der Standort. Dort hat der verwendete Strommix des jeweiligen Landes den größten Einfluss auf die CO2-Bilanz der produzierten Module.

In Deutschland beispielsweise setzen die meisten Hersteller bei der Produktion ebenfalls auf Solarstrom und haben damit einen geringeren CO2-Ausstoß. Im Gegensatz dazu setzt der in China verwendete Strommix mehr auf Braunkohlestrom und ist dadurch schädlicher. Dort ist der CO2-Ausstoß ungefähr 40 % höher als in Europa. Dementsprechend sind Solarmodule aus Deutschland etwas teurer als Solarmodule aus China.

Im Schnitt müssen Photovoltaikanlagen mit chinesischen Solarmodulen bis zu 30 % länger betrieben werden, um ihren Energieaufwand auszugleichen. Trotzdem produzieren Photovoltaikanlagen mit chinesischen Bestandteilen in ihrer Nutzungsdauer mehr grünen Solarstrom, als für ihre Produktion verwendet wurde.

Rohstoffe

Auch die Rohstoffbeschaffung für die Produktion von Photovoltaikanlagen sollte in der Berechnung der Ökobilanz beachtet werden. Viele technische Produkte haben einen hohen Bedarf an knappen Rohstoffen oder die benötigten Rohstoffe werden in menschenunwürdigen Bedingungen abgebaut. Bei Photovoltaik – welches auch ein hoch technisches Produkt ist – ist das jedoch nicht so. Es werden keine kritischen Ressourcen bei der Produktion verwendet und kein Rohstoff ist von Knappheit bedroht oder wird in menschenunwürdigen Bedingungen abgebaut.

Die wichtigsten Rohstoffe bei der Produktion sind:

• Silizium: Der Ausgangsstoff Siliziumdioxid ist das nach Sauerstoff am zweithäufigsten vorkommende Element auf der Erde. Es wird häufig auch in deutschen Sandgruben abgebaut und gefördert.
• Aluminium: Ist vor allem durch das sehr hohe Vorkommen, die lange Lebensdauer und die gute Recyclingfähigkeit sehr nachhaltig
• Silber: Kann je nach Abbaubedingungen negative Umweltauswirkungen haben und es kann derzeit noch nicht sehr gut recycelt werden.
  ABER: Der Silberbedarf pro Modul wird zunehmend reduziert, häufig wird bereits auch schon darauf verzichtet und durch Kupfer ersetzt.

Schadstoffe

Wenn man sich die Schadstoffe genauer ansieht, sind Photovoltaikanlagen im Grunde genommen wie alle Elektrogeräte. Schadstoffe wie Cadmium oder Blei sind vorhanden, aber nur in kleinen Mengen. Wenn sie fachgerecht entsorgt werden, stellen sie kein Problem dar. Die Schwermetalle Cadmium oder Blei werden für die Produktion der Photovoltaikanlage benötigt, stellen dabei aber keine Gefahr für Menschen, Tiere oder die Umwelt dar. Außerdem wird die Schadstoffnutzung in der Herstellung immer weiter gesenkt, sodass beispielsweise heute schon Solarmodule ohne Blei hergestellt werden können.

Außerdem plant die EU mit 2023 die Implementierung einer neuen Richtlinie, um das Ökodesign von Photovoltaikmodulen zu verbessern. Dabei sollen vor allem niedrigere Grenzwerte für Schadstoffe durchgesetzt und die Transparenz hinsichtlich der Haltbarkeit und der Inhaltsstoffe gesteigert werden.

Energieaufwand vs. Energieertrag

Wird der Energieaufwand mit dem Energieertrag einer Photovoltaikanlage verglichen, sind vor allem die Faktoren “Energierückzahlzeit” und der “Erntefaktor” von großer Bedeutung.

Die Energierückzahlzeit sagt etwas darüber aus, in welchem Umfang die bei der Produktion und dem Aufbau der Photovoltaikanlage eingesetzte Energie wiedergewonnen werden kann und ist damit ähnlich zur energetischen Amortisation. Dieser Wert sollte möglichst gering sein und beträgt bei den meisten Photovoltaikanlagen heutzutage zwischen 3 und 6 Jahren. Das bedeutet, wenn die Anlage 3 bis 6 Jahre läuft, hat sie den Punkt erreicht, an dem sie mehr grüne Energie produziert hat, als für ihre Herstellung benötigt wurde.

Der Erntefaktor, auch Energy Return on Energy Invested (ERoEI) genannt, ist wiederum das Verhältnis von erzeugter Energie zur aufgewendeten Energie und sollte somit möglichst hoch sein. In der heutigen Zeit produzieren Photovoltaikanlagen oftmals das 10- bis 15-Fache der Energie, die für die Herstellung benötigt wird. Das bedeutet, dass die Produktion an Energie durch eine Photovoltaikanlage während ihrer Nutzungsdauer mindestens 10-mal höher ist als die Energie, die für die Herstellung der einzelnen Bestandteile aufgewendet wurde.

Emissionen

Im Gegensatz zu anderen Energiegewinnungsverfahren wie Kohle, Öl, Gas usw. muss für Photovoltaik kein fossiler Brennstoff verbrannt werden, der sehr hohe CO2 Emissionen ausstößt. Ist die Photovoltaikanlage erst in Betrieb, so erzeugt sie grünen Strom ganz ohne Emissionen.

Für die Emissionen einer Photovoltaikanlage darf aber nicht nur die Zeit der Stromproduktion betrachtet werden, sondern ihr gesamter Lebenszyklus. Eine Studie des Umweltbundesamtes hat berechnet, dass während der gesamten Lebensdauer einer Photovoltaikanlage ungefähr 43 bis 63 g CO2-Äquivalente pro kWh entstehen. Im Vergleich dazu entstehen durch Gaskraftwerke 499 g CO2-Äquivalente pro kWh. CO2-Äquivalente sind dabei eine Maßeinheit, welche die Vergleichbarkeit der Klimawirkung der unterschiedlichen Treibhausgase ermöglicht. Photovoltaikanlagen können also im Vergleich zu Kohle- oder Gaskraftwerken bis zu 649 g CO2-Äquivalente pro kWh einsparen.

Recycling

Solarmodule lassen sich zum größten Teil wiederverwerten, genauer gesagt können ungefähr 90 % von Photovoltaikmodulen recycelt werden. Nur wenige Bestandteile eignen sich nicht dafür und müssen entsorgt werden. Das Recycling von Photovoltaikmodulen wird in der WEEE-Richtlinie der EU geregelt (Waste of Electrical and Electronical Equipment).

Vor allem das Aluminium aus dem Rahmen des Solarmoduls sowie das Kupfer aus den Kabeln ist begehrt und kann leicht wiederverwendet werden. Selbst die Metalle wie Silber, Tellur, Cadmium oder Blei lassen sich anderweitig wieder einsetzen. Das verwendete Glas wird weiter zu Dämmstoff – genauer gesagt Glaswolle – weiterverarbeitet und so recycelt. Die in den Modulen verbaute Kunststofffolie kann leider nicht mehr wiederverwendet werden. Dafür wird sie aber in Müllverbrennungsanlagen gebracht und dort in Energie umgewandelt.

Ökobilanz von Photovoltaik

Verschiedene Studien konnten zeigen, dass Photovoltaik eine sehr gute Ökobilanz aufweist. Somit ist der Mythos, dass Photovoltaikanlagen mehr Energie benötigen, als sie selbst produzieren, endgültig widerlegt. Obwohl auch für die Produktion und die Rohstoffgewinnung CO2-Emissionen anfallen, ist Photovoltaik im Vergleich zu anderen Energiegewinnungsarten extrem nachhaltig.

Selbst bei nur 20 Jahren Laufzeit produzieren Photovoltaikanlagen bereits das 10- bis 15-fache der Energie, die für die Produktion benötigt wurde. PV-Anlagen stoßen auch bei der Stromproduktion keine weiteren Schadstoffe aus. Zusätzlich ist die Nutzungsdauer von Photovoltaikanlagen meist um einiges länger als nur 20 Jahre, was den Erntefaktor weiter erhöht.

Photovoltaikanlagen sind also eine nachhaltige und sichere Alternative zur Stromgewinnung und sie können dabei helfen, die Energiewende voranzutreiben. Möchtest auch du deinen Teil zur Energiewende beitragen und deinen eigenen Ökostrom produzieren? Dann lasse dir jetzt von uns ein kostenloses und unverbindliches Angebot unterbreiten!

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