Ökobilanz von Photovoltaikanlagen

Ökobilanz von Solarmodulen und Photovoltaikanlagen 

Um das Klimaschutzziel der EU – 55 Prozent weniger CO2-Ausstoß bis zum Jahr 2030 gegenüber dem Jahr 1990 – zu erreichen, ist eine gewaltige Investition in erneuerbare Energien notwendig. Photovoltaikanlagen sind wesentliche Leistungsträger einer erfolgreichen Energiewende. Sie nutzen die Kraft der Sonne und benötigen einen geringen Wartungsaufwand. Kritiker behaupten, dass eine PV-Anlage während Ihrer Nutzungsdauer weniger Energie erzeugt, das für Ihre Herstellung benötigt wird. Ist das wahr? 
 
Nein, diese Information beruht auf falschem Halbwissen, das sich hartnäckig hält. PV-Anlagen sind nicht die einzigen betroffenen Bausteine der Energiewende. Auch die mit Solaranlagen eng verbundenen Elektrofahrzeuge stehen in der Kritik. Als erfahrene Spezialisten für Solarmodule möchten wir umweltbewusste Verbraucher aufklären und Ihnen zeigen, dass die Investition in eine PV-Anlage sowohl aus ökologischer als auch finanzieller Perspektive sinnvoll ist und einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet.

Klimaschutz starten - CO2-Emission beenden - mit Solarenergie
Klimaschutz starten – CO2-Emission beenden – mit Solarenergie

Fachbegriffe „Erntefaktor“ und „energetische Amortisationszeit“ 

Ein wichtiger Fachbegriff im Zusammenhang mit der Produktion von PV-Modulen ist der Erntefaktor. Die englische Bezeichnung lautet Energy Returned on Energy Invested (EROI). Er beschreibt die Effizienz eines Kraftwerks – in unserem Fall eines kleinen Sonnenkraftwerks. Wie der englische Name anschaulich beschreibt, geht es um die Betrachtung des Verhältnisses zwischen erzeugter Energie und die zur Herstellung aufgewendete Energie. Wie bei jeder Investition gibt es eine Amortisationszeit. In dem Fall handelt es sich um eine energetische Amortisationszeit – die sogenannte Energy Payback Time (EPBT). Sie gibt Aufschluss über die notwendige Betriebsdauer bis zur „Tilgung“ der investierten Energiemenge.

Berücksichtigung zentraler Einflussfaktoren

Fraunhofer ISE - Forschung für Solarenergie
Solarforschung im Fraunhofer ISE in Freiburg © Fraunhofer ISE / Guido Kirsch

Im Falle von Solarmodulen lassen sich keine pauschalen Aussagen treffen. Es gibt eine Vielzahl an Einflussfaktoren, welche EROI und EPBT – Erntefaktor und energetische Amortisationszeit – beeinflussen. Die zugrundeliegende Technologie, das Herstellungsdatum der Module, der Standort der PV-Anlage sowie geringfügige Faktoren – wie die interne Verkabelung der Module untereinander und mit dem Wechselrichter – nehmen Einfluss. 
 
In einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) mit Sitz in Freiburg aus dem Jahr 2020 zu Photovoltaikkraftwerken mit aktueller Technologie – monokristallinen PERC-Modulen – wurden energetische Amortisationszeiten von rund einem Jahr für europäische Standorte berechnet. Der Erntefaktor liegt – bei einer angenommenen realistischen Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren – bei einem Wert über 20.

Faktor 20 – extrem positives Energieverhältnis 

Für die Studie des Fraunhofer ISE wurden sämtliche Faktoren – wie Herstellung, Transport, Bau, Betrieb und Recycling – berücksichtigt. Die Ergebnisse sind nur übertragbar, wenn ein PV-Kraftwerk in Europa produziert und betrieben wird. Wird ein Solarmodul in Asien oder auf einem anderen Kontinent gefertigt, verändern sich – aufgrund des zusätzlichen Energieaufwands für den Transport – die berechneten Energierücklaufzeiten. Wer als privater oder gewerblicher Stromerzeuger großen Wert auf Umweltschutz legt, sollte sich vergewissern, dass die favorisierten Module aus europäischer Fertigung stammen.

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Jeder Erntefaktor über 1 wäre theoretisch als positiv anzusehen. Ein Erntefaktor über 20 zeigt, dass das Verhältnis zwischen gewonnener und aufgewendeter Energie mehr als positiv ist. Bei Anlagen älteren Baujahrs mit Standard-Solarzellen bewegen sich die Erntefaktoren auf einem niedrigeren Niveau. Technologiesprünge haben die Wirtschaftlichkeit aktueller Anlagen stark erhöht.

Vorteile durch PERC Technologie

PERC ist die Abkürzung für Passivated Emitter and Rear Cell. Die Vorteile der Solarzellen mit passivierter Emissionselektrode und Rückseite liegen darin, dass Sie rotes Sonnenlicht mit einer längeren Wellenlänge besser nutzen können. Auch wenn eine Erhöhung des Wirkungsgrades von 1 Prozent nicht aufregend klingt, sollten Sie die Gesamtwirkung nicht unterschätzen. Die PERC Technologie erhöht die Leistung bei schwachem Licht und indirekter Sonneneinstrahlung – aufgrund eines höheren Anteils an rotem Licht – in erheblichen Maße.

Nachteile der PERC Technologie liegen in den höheren Anschaffungskosten für die Solarmodule. Dadurch, dass die Rückseiten der Module beschichtet sind, ist die Herstellung aufwendiger. Experten schätzen, dass die Modulleistung im Zeitverlauf stärker abnimmt als bei Standardmodulen. Inwieweit die Prognosen eintreffen, muss die Praxis zeigen. Ob sich PERC-Module aus finanzieller Sicht für Investoren lohnen, muss für jede Dachfläche individuell durch einen Spezialisten für PV-Anlagen berechnet werden. Es ist möglich, dass effiziente Halbzellenmodule und monokristalline Module die sinnvollere Lösung darstellen. Pauschal gilt: Je kleiner die Fläche ist, umso lohnender ist der Einsatz.

Schematische Abbildung einer PERC-Solarzelle
Schematische Abbildung einer PERC-Solarzelle

Wer sich für eine seit Jahren etablierte Technologie entscheidet, muss nicht befürchten, keinen positiven Erntefaktor zu erzielen. Bei klassischen monokristallinen Anlagen wird der Erntefaktor 1 in Deutschland nach einer Dauer von 5,1 bis 5,8 Jahren erreicht. Monokristalline Module benötigen die meiste Energie in der Herstellung. Über die gesamte Lebensdauer liegt der Erntefaktor zwischen 4,8 und 7,4. Auch dieser Faktor beweist, dass das Gerücht der geringeren Energiezeugung im Vergleich zur notwendigen Energie für die Produktion schlichtweg falsch ist.

Positive Ökobilanz von PV-Anlagen

Forschungsergebnisse beweisen, dass Solarmodule und Photovoltaikanlagen eine positive Ökobilanz aufweisen. Zum Vergleich: Der Erntefaktor von Kohle- und Atomkraftwerken liegt bei einem Wert von rund 0,3. Das ist logisch, denn für den Betrieb ist eine kontinuierliche Zuführung von Stein- und Braunkohle, Erdöl, Erdgas und Uran nötig. Es ist unmöglich, eine positive Ökobilanz zu erreichen. 
 
Wer eine eigene PV-Anlage betreibt und grünen Strom erzeugt, hilft klimaschädliches CO² zu vermeiden. Die Werte für Einfamilienhäuser liegen zwischen 6 und 10 Tonnen pro Jahr. Dies entspricht einer jährlichen Fahrleistung zwischen 36.000 und 58.000 Kilometern. Für Gewerbebetriebe liegen Sie um ein Vielfaches höher – bei einer Anlagengröße von 300 kWp (Kilowatt Peak) bis zu 180 Tonnen pro Jahr. Es ist wichtig, Gerüchte um Photovoltaikanlagen zu hinterfragen. Institute wie das Fraunhofer ISE liefern Forschungsergebnisse mit nachvollziehbaren Ergebnissen und bereiten sie für die breite Öffentlichkeit verständlich auf. Es ist nicht notwendig, sich in komplizierte Fachliteratur einzulesen. 
 
Die Energiewende kann nur durch viele kleine Bausteine erreicht werden. Durch die Installation einer PV-Anlage kann jeder, der eine geeignete Dachfläche zur Verfügung hat, einen Beitrag leisten. Auch kleine, nicht genehmigungspflichtige Photovoltaikkraftwerke für den Balkon leisten ihren Teil. Je mehr Sonnenstrom erzeugt wird, umso stärker profitieren nachfolgende Generationen und umso lebenswerter bleibt unsere Erde. 

Wir sind die mein solar strom GmbH aus Bruchsal und Informieren Dich gerne Rund um das Thema Nachhaltigkeit und Energiewende. Mit unseren Lösungen im Bereich Photovoltaik, Stromspeicher und Elektromobilität, helfen wir unseren Kunden Ihre Stromkosten in den Griff zu bekommen und einen nachhaltigen Lebensstil zu beschreiten. Jetzt in Kontakt treten und Dein Projekt mit uns gemeinsam besprechen.

„Nach 15 Jahren Erfahrung kann ich sagen: Das wichtigste ist ein respektvoller Umgang mit unseren Kunden, Mitarbeitern und Partnern, sowie perfekt gebaute Anlagen.“

Reimar Sauter (Geschäftsführer)

Reimar Sauter - Geschäftsführer der mein solar strom GmbH

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