Photovoltaik und Klimaverträglichkeit
An anderen Stellen haben wir schon mehrfach darauf aufmerksam gemacht, dass der entscheidende Vorteil von Photovoltaik-Anlagen in ihrer Fähigkeit zum fast emissionsfreien Produzieren und Konvertieren von Strom liegt. Doch heißt das automatisch, dass Photovoltaik-Anlagen per se fast keine Emissionslast aufweisen? Ganz so verklärt ist es leider nicht. Der technologische Fortschritt liefert aber immer mehr Anhaltspunkte zur Stärkung des Vertrauens in Photovoltaikanlagen. Eine Kilowattstunde Solarstrom verursacht mittlerweile nur noch 20 Gramm CO2 – ein vernachlässigbarer Anteil im Vergleich zu Braunkohlestrom, der mit 1000 Gramm CO2 je Kilowattstunde in einem weitaus beträchtlicheren und bedenklicheren Ausmaß zu Buche schlägt.
Laut Umweltbundesamt wurden im Jahr 2022 allein durch Photovoltaik-Anlagen fast 41,6 Mio. Tonnen CO2-Äquivalent eingespart. Das entsprach mehr als 1/6 an den Gesamttreibhausgaseinsparungen. Mittlerweile strömen auch langsam Glas-Glas-Module auf den Markt, die im Vergleich zu aluminiumverrahmten Glas-Folien-Modulen nochmal im Schnitt bis zu 25% an CO2-Emissionen einsparen.
© Umweltbundesamt auf Basis UBA, AGEE-Stat
Die wirkliche Emissionslast und Klimabilanz von Photovoltaik-Anlagen
Fakt ist jedoch auch, dass bei der Produktion von PV-Modulen CO2-Emissionen freigesetzt werden. Während deutsche Produktionsstätten selbst solarzellenbetrieben arbeiten, sowie hohe Standards im Fertigungsprozess und beim Recyceln einhalten, wird bspw. in China weniger klimafreundlich produziert, weil der verwendete Strom dort häufiger aus fossilen Energiequellen stammt. Darüber hinaus werden für die PV-Module Silizium-Kristalle gezüchtet und aufgespalten. Diese drei Vorgänge, also Silizium-Gewinnung, -Herstellung und -Entsorgung beanspruchen circa 90% der CO2-Emissionen, die auf das Konto der PV-Anlagen gehen.
Nach gegenwärtigem Stand benötigen PV-Module zwischen 8 Monate und 2 Jahre, um die Menge an sauberer Energie zu generieren, die sie während der Fertigung aus oft weniger sauberen, weil weniger regenerativen Quellen, verbraucht haben. Bei einer mittleren Einsatzfähigkeit von 35 Jahren bringen diese Anlagen dann allerdings die 17,5 bis über 50-fache Menge Ihrer benötigten Fertigungsenergie wieder ein! Nach 2 Jahren haben zeitgenössische PV-Anlagen demnach spätestens den Status Klimaneutralität eingefahren.
Kommen die PV-Module nicht aus Deutschland, sondern aus dem Nicht-EU-Ausland (z.B. China) entstehen im Rahmen von zurückgelegten Importwegen zusätzliche CO2-Emissionen, die aber so gering sind (3% von den Gesamtemissionen), dass sie kaum in ein Verhältnis zu dem Anteil an Emissionen gesetzt werden können, die auf die Herstellungsprozesse entfallen (40% der Gesamtemissionen).
Neben Silizium befinden sich in den Solarzellen von PV-Modulen auch noch Aluminium und geringe Anteile an Silber, Blei und Cadmium. Die beiden letzteren Schwermetalle sind (stark) umweltschädlich, aber während der Betriebsperiode eines PV-Moduls so stark darin gebunden, dass sie nicht an die Umwelt abgegeben werden. Lediglich sollte auf ein fachgerechtes Recycling geachtet werden, wenn das Modul ausgetauscht bzw. entsorgt werden muss, damit Blei und Cadmium doch nicht zufällig austreten.
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Was hält die Zukunft für Photovoltaik-Technik bereit? Sehr viele Ideen befinden sich derzeit in Entwicklung, die große Dynamik in den Markt bringen können.
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Höhere Modulwirkungsgrade, bessere Halbleiter und Solarziegel sind nur einige Innovationen, die die rasante Entwicklung von PV-Technik illustrieren.