Der Einsatz von Solaranlagen zur umweltfreundlichen Stromerzeugung wird immer beliebter. Doch wie nachhaltig sind Photovoltaikanlagen wirklich? Wir haben die wichtigsten Informationen für Sie.
Die Vorteile von Photovoltaikanlagen
Photovoltaikanlagen gelten als umweltfreundlich, da sie im Gegensatz zu Kohle oder Gas durch ihren Betrieb keine schädlichen Emissionen wie CO2 ausstoßen.
Eine Untersuchung des Umweltbundesamts ergab, dass im Jahr 2020 in Deutschland mehr als 33 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente durch die Nutzung von Photovoltaik vermieden wurden. Dabei wurden auch die durch Photovoltaik verursachten Emissionen berücksichtigt. Zudem ließen sich 31.000 Tonnen Schwefeldioxid-Äquivalente vermeiden.
Für kleine PV-Anlagen, die auf vorhandenen Hausdächern installiert werden, bedarf es darüber hinaus keiner zusätzlichen Fläche. Dadurch können auch hier Ressourcen geschont werden. Außerdem werden die Stromnetze entlastet, wenn Photovoltaikanlagen-Besitzer ihren Strom selbst erzeugen und verbrauchen. Somit müssen tendenziell weniger Stromleitungen gebaut werden. (Dachanlagen vs. Solarparks: So ist Photovoltaik nachhaltiger).
Allerdings ist die Umweltbilanz noch von weiteren Faktoren abhängig. Im Fokus stehen dabei vor allem die Produktion und Entsorgung der Solaranlagen.
Nachhaltigkeit bei der Produktion von Solaranlagen
Belastungen für die Umwelt treten vor allem bei der Produktion von Solarmodulen auf. Bei manchen Dünnschicht-Technologien entstehen laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, kurz Fraunhofer ISE, bei der Produktion klimaschädliche Gase. So wird teilweise noch Stickstofftrifluorid, was zu den Treibhausgasen zählt und wesentlich umweltschädlicher als CO2 ist, zur Reinigung von Beschichtungsanlagen verwendet. Restmengen davon können trotz der Vorschriften in allen produzierenden Ländern in die Atmosphäre entweichen. Ein Großteil der Solarzellen wird allerdings aus Silizium hergestellt, das auf der Erde in Form von Quarz quasi grenzenlos vorkommt und ungefährlich ist.
Ohne Frage verbraucht die Herstellung von Solarmodulen viel Energie. Diese Energie wird aber innerhalb einer bestimmten Zeit durch den Betrieb der Photovoltaikanlage wieder ersetzt. Man spricht dabei von energetischer Amortisation, Energierücklaufzeit oder auch Energy Payback Time (EPBT). Eine Analyse im Auftrag des Umweltbundesamtes hat eine Energierücklaufzeit von PV-Anlagen in Deutschland von 1,6 bis 2,1 Jahren ermittelt. Zum Vergleich: Konventionelle Energieerzeugung auf Basis fossiler Brennstoffe amortisiert sich nie, da dauerhaft neue Brennstoffe benötigt werden.
Das sagt der Erntefaktor über Nachhaltigkeit
Der Erntefaktor oder Energy Returned on Energy Invested (ERoEI) ist eine weitere Kennzahl zur Nachhaltigkeit von Solarenergie. Dieser beschreibt das Verhältnis der Energie, die zur Produktion verwendet wurde, zur Energie, die im Laufe der Lebenszeit einer Anlage erzeugt wird. Damit gibt der Erntefaktor Aufschluss darüber, ob eine Solaranlage energetisch sinnvoll betrieben werden kann. Der Erntefaktor hat sich in den vergangenen Jahren stetig verbessert. Laut Fraunhofer ISE liegt er bei einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren und einer jährlichen Ertragsminderung von 0,35 % bei 11 bis 18 Jahren. Im Laufe ihrer Lebenszeit erzeugen Solarmodule mittlerweile also 11- bis 18-mal so viel Energie, wie für die Herstellung verbraucht wurde.
Auch die Umweltbilanz von Batteriespeichern steht häufig im Fokus. Über derartige Speicher lässt sich überschüssiger Solarstrom zwischenspeichern und zeitversetzt nutzen, wodurch der Eigenverbrauch erheblich gesteigert werden kann. Um die Ökobilanz von Stromspeichern bewerten zu können, wurde analog zum ERoEI-Wert der Energy Stored on Invested (ESOI) entwickelt. Die bei der Produktion verwendete Energie wird dabei in ein Verhältnis zur Leistung des Batteriespeichers gesetzt. Während der ESOI-Wert eines Stromspeichers vor zehn Jahren noch bei 10 lag, wird heute 18-mal so viel Energie gespeichert, wie für die Herstellung eingesetzt.
Entsorgung und Recycling von Photovoltaikanlagen
Seitdem 2012 die sogenannte WEE-Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment) eingeführt wurde, sind Photovoltaikproduzenten dazu verpflichtet, ausgediente PV-Module kostenlos zurückzunehmen und zu entsorgen.
Zudem gibt es seit März 2021 eine Regelung für das Recycling von Photovoltaikmodulen. Das Elektro- und Elektronikgeräte-Gesetz legt fest, dass mindestens 80 % der in den Modulen verwendeten Materialien wiederverwendet werden müssen. Mit innovativen Technologien lassen sich heute sogar Recyclingraten von über 95 % erreichen. Die restlichen 5 % lassen sich umweltfreundlich entsorgen.
Fazit: Photovoltaikanlagen sind nachhaltig
Zwar wird bei der Herstellung der Solaranlagen viel Energie verbraucht, insgesamt ist die Ökobilanz von Photovoltaik aber positiv (Beitrag: Wie funktioniert eine PV-Anlage?). Bereits heute bestehen viele Solarmodule aus recycelten Materialien alter Module. Da die Solarmodule immer effizienter werden und eine zunehmend längere Lebensdauer erreichen, wird die Umweltbilanz in Zukunft sogar noch besser ausfallen. Zudem werden die Produktionsländer bei der Herstellung von Solarmodulen zunehmend auf erneuerbare Energien setzen, womit sich Solaranlagen schon ab dem ersten Tag rechnen.
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