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Senkt die Photovoltaik den CO2-Ausstroß?
Diese Frage ist absolut berechtigt, weil neben dem Betrieb der PV-Anlagen, der in der Tat absolut kein Kohlendioxid erzeugt, auch die Produktion und die Entsorgung der Anlagen in Betracht gezogen werden müssen. Dazu soll hier auf eine wissenschaftliche Analyse im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) etwas näher eingegangen werden. Darin geht es um das Treibhausgaspotenzial für PV-Strom in Deutschland. Die folgende Randbedingung wurde dabei berücksichtigt:
Mittlere Einstrahlung in Modulebene: 1.200 kWh pro Quadratmeter und Jahr
Hierbei wird von monokristallinen PV-Modulen mit 35 bis 57 g CO2-Äquivalent/kWh ausgegangen.
In Europa beinhaltet der Strommix relativ hohe Anteile von Erneuerbaren Energien (EE), wobei die Transportwege als überschaubar bezeichnet werden können. Aus diesen Gründen schneiden die in Europa produzierten PV-Module in der Gesamtbilanz recht gut ab. Mit Blick auf den Ausstoß von Treibhausgasen (THG) erweisen sich multikristalline Module als etwas besser als die monokristallinen Varianten, die zurzeit noch den größeren Marktanteil aufweisen.
In 2020 konnten durch den Betrieb von PV-Anlagen in Deutschland immerhin fast 35 Millionen Tonnen Treibhausgasemissionen vermieden werden. Pro Kilowattstunde PV-Strom sind das ungefähr 690 Gramm Kohlendioxid. Bei den dahinter stehenden Statistiken wurden die Emissionen durch Herstellung und Transport der PV-Systemkomponenten zumindest näherungsweise berücksichtigt.
Deutschland mausert sich zum Vorzeigeland
Noch im Jahre 2016 war Deutschland (vor China) internationaler Spitzenreiter beim Abbau von Braunkohle. Am 1. April 2000 trat das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Kraft, das auch international große Beachtung fand. Inzwischen ist China geradezu zu einem Vorreiter im PV-Ausbau geworden. Im Länderbericht Deutschland 2013 bezeichnete jedenfalls die Internationale Energieagentur (IEA) das EEG als ein „sehr effektives Ausbauinstrument“, weil es die Kosten zur Gewinnung regenerativer Energien erheblich gesenkt habe.
Darüber hinaus, und dieser wichtige Punkt ist vielen nicht so klar, hat das EEG auch indirekt zu einer erheblichen CO2-Vermeidung beigetragen. Es schuf faktisch einen riesigen internationalen Absatzmarkt für PV-Anlagen und hat dadurch die Entwicklung dieser Technologie und damit einhergehend einen Preissenkungsprozess massiv beschleunigt.
Es ist nicht übertrieben zu behaupten, dass das deutsche EEG den Strom aus PV-Anlagen auch für viele Menschen in Entwicklungsländern erschwinglich gemacht und damit einen direkten Beitrag zur Entwicklungshilfe geleistet hat.
Wie energieintensiv ist die Produktion von PV-Modulen?
Die Zeitspanne, die ein Kraftwerk betrieben werden muss, bis die zuvor investierte Primärenergie amortisiert ist, wird als Energierücklaufzeit beziehungsweise energetische Amortisationszeit (EPBT) bezeichnet. Das Akronym steht für Energy Payback Time.
Energy Returned on Energy Invested (EROI) wird zum Beispiel mit Erntefaktor übersetzt. Er beschreibt das Verhältnis zwischen der durch das Kraftwerk bereitgestellten Energie zu jener Energie, die für den Gesamtbetrieb aufgewendet werden musste.
Im Rahmen einer Analyse, die vom UBA beauftragt wurde, wurde die EPBT für PV-Kraftwerke in Deutschland ermittelt. Die Ergebnisse können sich sehen lassen:
- Multikristalline Si-Module: 1,6 Jahre
- Monokristalline Si-Module: 2,1 Jahre
Noch etwas „optimistischer“ fallen die Berechnungen vom Fraunhofer ISE aus, die für monokristalline Si-Module nur auf eine EPBT von knapp 1,3 Jahren kommen. Eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren vorausgesetzt ergeben sich Erntefaktoren zwischen 11 und 18. Dabei wurde eine jährliche Ertragsdegradation von 0,35 Prozent mit eingerechnet.
An dieser Stelle sollte ehrlicherweise darauf hingewiesen werden, dass bei manchen Dünnschicht-Technologien tatsächlich weitere klimaschädliche Gase im Rahmen der Produktion anfallen, weil zum Beispiel einige Beschichtungsanlagen mit Stickstofftrifluorid (NF3) gereinigt werden. Das Gas kann bei solchen Arbeitsgängen in kleinen Mengen in die Umwelt gelangen. NF3 ist sogar mehr als 17.000-fach klimaschädlicher als Kohlendioxid.
Welchen Einfluss haben PV-Module auf die Erderwärmung?
Helle Oberflächen wie Eis und Schnee reflektieren einen großen Teil der einfallenden Sonnenstrahlung direkt in den Weltraum zurück. Wissenschaftler sprechen hier von einer großen Albedo. Dunkle Oberflächen wie Asphalt, aber auch die Weltmeere absorbieren viele Strahlungsfrequenzen und setzen dies zum Teil in Wärme um.
Wie jeder weiß, stellen PV-Module eher dunkle Flächen dar. Tatsächlich reflektieren sie nur drei bis fünf Prozent des einfallenden Lichts. Das macht auch Sinn, denn die Module sollen ja gerade so viel Solarstrahlung wie möglich in ihrer aktiven Schicht in elektrische Energie umwandeln. Ein üblicher Betriebswirkungsgrad liegt hierbei in etwa bei 18 Prozent.
Die Albedo von Solarmodulen ist mit jener von Beton oder Asphalt vergleichbar, das heißt, sie erzeugen in etwa so viel Wärme wie die genannten Materialien. Andererseits ist die Wärmespeicherkapazität der PV-Module deutlich geringer als jene von Beton, was bedeutet, dass sich das PV-Modul tagsüber schneller aufheizt und nach Sonnenuntergang schneller abkühlt als eine Betonfläche.
Fazit:
Stromerzeugung via PV-Anlagen mindert die Freisetzung von klimaschädlichem Kohlendioxid ganz erheblich. Dass diese Art der umweltfreundlichen Stromerzeugung heute noch nicht in Deutschland dominiert, liegt daran, dass weder ausreichend Strom-zu-Strom Speicherkapazitäten noch Speicherwasserkraftwerke vorhanden sind. Skeptiker der Erneuerbaren Energien führen immer wieder an, dass es in Deutschland viele windstille, trübe Wintertage gibt. In solchen Perioden ist der Stromverbrauch maximal, doch Sonne und Wind speisen praktisch keine Energie ins Netz ein, das heißt, die Grundlast kann nicht bedient werden. Dieses Argument ist nicht ganz von der Hand zu weisen.
Wer sich eingehender mit aktuellen Fakten zur Photovoltaik in Deutschland beschäftigen möchte, mag dem Link zum Fraunhofer ISE folgen.
Falls wir Sie etwas von dem hohen umweltrelevanten Nutzen der PV-Anlagen überzeugen konnten, können Sie gern einen Termin für eine unverbindliche, eingehende, individuelle Beratung mit uns vereinbaren. In Anbetracht der gerade immer weiter anziehenden Inflationsraten, die die verspäteten zaghaften Zinsschritte um ein Vielfaches übersteigen, macht es Sinn, sein Geld jetzt in wertstabile und wertschaffende nachhaltige Produkte wie eine PV-Anlage zu investieren.
