Klar bewiesen: die Öko-Vorteile der Photovoltaik

Photovoltaik-PanelsKaum eine Energiegewinnungstechnik ist so erfolgreich wie Photovoltaik. Tag für Tag werden weltweit Hunderte Solarmodule installiert und vergrößern das Potenzial, ohne weitere Umweltbelastung Sonnenstrahlen in Strom zu verwandeln. Das bereichert nicht nur den regenerativen Anteil am Strom-Mix, sondern ermöglicht auch die Elektrifizierung entlegener sonnenreicher Gebiete sowie den Ersatz klimabelastender schmutziger Stromquellen durch eine zukunftsfähige Technologie – ohne schädliche Nebenwirkungen wie CO2-Emission, Strahlung oder gefährlichen Abfall.

Das klingt alles sehr umweltfreundlich. Doch eine umfassende Umweltbilanz hat nicht nur die Betriebsphase eines Systems und ihre unmittelbaren Auswirkungen im Blick, sondern untersucht auch Herstellung und Entsorgung eines Produkts, also den gesamten Lebenszyklus. Ist Photovoltaik auch in einer solcherart erweiterten Perspektive noch „öko“? Zur Beantwortung dieser Frage gab das Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz in Bayern eine Ökoeffizienzanalyse in Auftrag, die vom Augsburger bifa-Umweltinstitut (www.bifa.de) erarbeitet wurde und alle wichtigen Umweltauswirkungen analysiert, die mit Produktion, Nutzung und späterem Recycling von Solarmodulen in Zusammenhang stehen.

Photovoltaik – Auswirkungen auf die Umwelt

Überprüft wurde ein Katalog grundlegender Umweltauswirkungen. Dazu gehören

  • die Ressourcennutzung: Welche Materialien werden benötigt, wie werden sie produziert?
  • der Treibhauseffekt: Verursachen Herstellung, Betrieb und Recycling von Solarmodulen klimaschädigende Emissionen?
  • die Versauerung: Kommt es zu Emissionen säurebildender Substanzen?
  • photochemische Oxidantienbildung: Entsteht bodennahes Ozon?
  • die terrestrische Eutrophierung: Kommt es zu einer übermäßigen Nährstoffabgabe an den Boden?
  • die Human- bzw. Öko-Toxizität: Werden für Menschen, Tiere und Pflanzen bzw. die gesamten Ökosysteme giftige Stoffe abgegeben?

Die Ergebnisse dieser Teiluntersuchungen flossen in die Gesamtökobilanz ein. Die Resultate wurden dann zu den Kosten der Elektrizitätserzeugung aus Photovoltaik-Anlagen in Beziehung gesetzt.

Für eine umfassende Ökoeffizienzanalyse spielen auch der Standort sowie der Typ einer Solaranlage eine Rolle. Um eine Homogenität der Daten zu erreichen, legte das Institut die Produktion in der Bundesrepublik und den Einsatz der Module in Nürnberg zugrunde. Da unterschiedliche Anlagen-Typen – etwa in Dünnschicht- oder Wafer-Technologie gefertigt – systembedingt eine differierende Stromgewinnung ermöglichen, setzte man die Ergebnisse zu einer fixierten Strommenge in Beziehung, nämlich pro Gigawattstunde. Da ein und derselbe Kollektortyp je nach Art und Platzierung der Anlage unterschiedliche Mengen an Befestigungsmaterial benötigt, klassifizierte man entsprechend nach den Typen

  • Aufdach-Privat,
  • Großdach-Industriell und
  • Freiflächenanlage.

Produktionstechnik und Nutzungszyklus

  • Erstes Ergebnis der Auswertung aller Daten: Es gibt kaum Unterschiede zwischen der siliziumbasierten Wafer- und der Dünnschicht-Technologie. Zwar ist für die Produktion der Silizium-Zellen mehr Energieaufwand nötig, doch das wird in der Gesamtbilanz durch die andere Materialzusammensetzung der Dünnschichtzellen nahezu ausgeglichen.
  • Zweites Ergebnis: Die Umweltbilanz wird stark von zwei bisher kaum berücksichtigten Aspekten beeinflusst. Auf neueren und größeren Produktionsanlagen können Solarmodule mit einer signifikant niedrigeren Umweltbelastung hergestellt werden als auf als älteren Anlagen. Und: Werden die Module nach Ende ihrer Nutzungsphase hochwertig recycelt, beeinflusst das die Ökoeffizienz sehr positiv.
  • Drittes Resultat: Wann hat ein Modul die zur Herstellung gebrauchte Energie wieder erzeugt und sich insofern amortisiert? Man spricht hier von der „Energy Payback Time“ oder Energierücklaufzeit; bezogen auf den generalisierten Standort in Nürnberg spielten die Module die Produktionsenergie innerhalb von 0,55 bis 1,3 Jahren wieder ein. Die Gesamtstromproduktion liegt also in der Nutzungsphase weitaus höher, als man an Energie für die Herstellung benötigt. Bei Betrieb in südlicheren Gebieten ist diese energetische Bilanz noch einmal deutlich besser.
  • Sehr eindrucksvoll ist auch Ergebnis Nummer vier, nämlich der Vergleich der Ökologie-Index-Punkte von Photovoltaik mit denen von Elektrizität aus fossilen Energieträgern: Im Unterschied zu Strom aus Gas, Öl, Braun- oder Steinkohle belastet Energie aus Photovoltaik-Anlagen die Umwelt nur minimal; Sonnenstrom liegt im Öko-Index um den beachtlichen Faktor zehn bis 20 unter herkömmlich produzierter Elektrizität.
  • Ergebnis fünf gibt eine positive Zukunftsperspektive wieder: Die Untersuchung hat ergeben, dass durch kommende Optimierungen in der Produktion und die steigenden Wirkungsgrade der Solarzellen noch einmal deutliche Verbesserungen der Ökogesamtbilanz zu erwarten sind.

Vielverspechende Perspektiven für Energieerzeugung und Klimaschutz

Photovoltaik wird auch in den kommenden Jahren weltweit eine zentrale Rolle für die klimaschonende Stromerzeugung spielen. Dabei steht außer Frage, dass sie die Gesamt-Ökobilanz der regenerativen Energiegewinnung weiter verbessern wird. Vor allem in sonnenreichen Ländern wird die sich abzeichnende Effizienzsteigerung noch einmal ökologisch und ökonomisch besonders wirksam sein.

Vielversprechend sind diese Perspektiven vor allem für süd- und südostasiatische Länder wie Thailand, Indonesien, Kambodscha oder die Philippinen, die ihre jeweilige nationale Energiewende in ambitionierten Regierungsprogrammen festgeschrieben haben und bereits umfassende Maßnahmen zur Umsetzung realisieren. So projektiert und baut die ThomasLloyd Group – eine führende globale Investmentbanking- und Investmentmanagementgruppe, die sich ausschließlich auf den Erneuerbare-Energien-Sektor in Asien spezialisiert hat – in den beiden letztgenannten Ländern mehrere leistungsstarke Solarkraftwerke, die mit modernster Technologie die unerschöpfliche natürliche Energiequelle Sonne für die Versorgung von Bevölkerung und Wirtschaft nutzbar macht (www.thomas-lloyd.de).

Die Studie:

bifa-Text Nr. 62, „Ökoeffizienzanalyse von Photovoltaikmodulen“.
Bezug über www.bifa.de

Artikelfoto: Thinkstockphotos, iStock, Guenter Guni

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