Solarenergie gehört zu den erneuerbaren Energiequellen, welche sich durch folgende Merkmale auszeichnen: Nachhaltigkeit, kein Emissions-Ausstoß in der Nutzung und unbegrenzte Verfügbarkeit.
In den vergangenen zehn Jahren ist der Anteil von Photovoltaik Energie an der Stromerzeugung deutlich gestiegen. Gleichzeitig hat sich der CO2-Ausstoß im Sektor der Stromerzeugung spürbar verringert. Der Zusammenhang legt nahe, dass der Ausbau von erneuerbarer Energie einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leistet. Dennoch stellt sich die Frage, ob deshalb die Solaranlage alleine als umweltfreundlich gilt.
Umweltauswirkung PV Anlage
Jede Form der Stromerzeugung hat Auswirkungen auf die Umwelt. Diese lassen sich in drei Phasen unterteilen: die Produktion, die Nutzung und die Entsorgung.
1. Phase: Die Produktion
Energieverbrauch bei der Herstellung
Die Produktion der einzelnen Sonnenpaneele einer Solaranlage benötigt Ressourcen. Matthias Futterlieb vom Umweltbundesamt (UBA) weist jedoch darauf hin, dass Photovoltaikanlagen, die bei ihrer Herstellung verbrauchte Energie, im Betrieb wieder einsparen. Im Normalfall benötigen Solarzellen in Deutschland ungefähr ein bis zwei Jahre, bis sie so viel Energie produziert haben, wie zu ihrer Herstellung benötigt wurde. In Südeuropa geht dies sogar in bis zu acht Monaten. Dieser Prozess ist schneller bei Dünnschichtmodulen und polykristallinen Modulen als bei monokristallinen Modulen.
Betrachtet man dann die Lebenszeit einer PV-Anlage, welche von Herstellern oft mit einer Garantie zwischen 25 und 30 Jahren ausgestattet werden und in der Regel noch länger halten, scheint sich die Produktion auf jeden Fall auch umwelttechnisch zu lohnen.
Grundsätzlich gilt: Je höher die Lebensdauer einer Anlage, desto besser fällt der Erntefaktor aus. Der Erntefaktor beschreibt das Verhältnis der zur Herstellung benötigten Energie zu jener, welche die Anlage im Laufe ihrer Lebenszeit erzeugt hat.
Ressourcenverbrauch
Für die Herstellung von PV-Modulen werden keine Rohstoffe benötigt, die knapp oder in der Beschaffung problematisch sind. Die Stoffe, die am meisten benötigt werden, sind Aluminium sowie Silizium, welches aus Sand gewonnen wird. Außerdem ist in Solarzellen auch ein kleiner Anteil Silber enthalten.
CO2 Emissionen bei Modulproduktion
Laut Umweltbundesamt verursacht eine Kilowattstunde Solarstrom einen Treibhauseffekt, welcher rund 40 Gramm Kohlendioxid entspricht. Im Vergleich dazu verursacht Braunkohlestrom alleine nur durch den Brennstoff schon 1000 Gramm Kohlendioxid.
Andere Studien, wie die der Fraunhofer ISE, gehen sogar von noch besseren Werten für Solarstrom aus und sagen, dass eine Kilowattstunde nur 20 Gramm CO2 verbraucht. Dies ist zurückzuführen auf die Verbesserung des Herstellungsprozesses. Beispielsweise wird die benötigte Siliziumschicht in den Zellen immer dünner und es gibt mittlerweile Glas-Glas-Module, welche keinen Aluminiumrahmen benötigen und so noch einmal bis zu 27% mehr CO2-Emissionen sparen.
Solarmodul Import
Für eine realistische Bewertung der Umweltauswirkungen reicht es nicht aus, nur den Produktionsprozess zu betrachten. Auch der Ort der Herstellung spielt eine entscheidende Rolle, da er die Umweltbilanz wesentlich beeinflusst. Die meisten Solarmodule werden aus China importiert. Der Transport nach Europa macht allerdings nur 3% der Gesamt-Emissionen aus, hier verursacht die Herstellung der Module die meisten Emissionen. Grund hierfür ist, dass China deutlich mehr Kohlestrom nutzt. Bei der Herstellung der Module in Europa kann man noch einmal 40% CO2 einsparen. Es gilt also: Je sauberer der Strommix zur Zeit der Herstellung, desto weniger Treibhausgase werden zur Herstellung der Solaranlage genutzt. Tatsächlich werden heutzutage immer mehr PV-Fabriken wieder nach Europa zurückgeholt. Neueröffnungen finden vor allem in Osteuropa statt oder auch in Spanien.
Wenn man sich für eine PV-Anlage entscheidet, sollte man also wissen, was einem persönlich wichtig ist. Möchte man den geringsten Emissionsausstoß verursachen, sollte man eine PV-Anlage aus Europa kaufen.
2. Phase: Die Nutzung
In der Nutzungsphase schneidet die PV-Anlage besonders gut ab, da sie im Betrieb keine Emissionen verursacht.
Die einzigen wesentlichen Umweltbelastungen entstehen vor allem dann, wenn die Solarmodule auf einer freien, unbebauten Fläche installiert werden und dadurch natürliche Lebensräume und Ökosysteme stören. Eine Installation auf Dächern hingegen stellt beispielsweise eine sehr praktische Lösung dar, da vorhandene, ungenutzte Fläche bebaut wird und zusätzliche Eingriffe in die Umwelt vermieden werden.
In seltenen Fällen kann es zu einem Brand einer PV-Anlage kommen. Unter bestimmten Voraussetzungen können dabei aus Dünnschichtzellen geringe Mengen potenziell schadstoffhaltiger Stoffe freigesetzt werden. Diese liegen jedoch unterhalb der gesetzlich festgelegten Grenz- und Störfallbeurteilungswerte, sodass eine ernsthafte Gefährdung von Mensch und Umwelt ausgeschlossen werden kann.
3. Phase: Die Entsorgung
Solarzellen sind nicht giftig und auch kein Sondermüll - allerdings gibt es auch in ihnen Stoffe, die nicht in die Umwelt gelangen sollten. Für die elektrischen Bauteile wird im Inneren Blei genutzt und in manchen Solarzellen sind Spuren von Cadmium enthalten. Während die PV-Anlage in Betrieb ist, sind diese Stoffe fest gebunden und gelangen nicht in die Umwelt. Wichtig ist jedoch, dass die Anlagen am Ende ihrer Lebenszeit ordnungsgemäß entsorgt werden, um diese Sicherheit weiterhin zu gewährleisten.
Anlagen aus privaten Haushalten bzw. haushaltsübliche Mengen können beim kommunalen Wertstoffhof abgegeben werden. Die Entsorgung gewerblich genutzter Solaranlagen übernehmen Dienstleister, die vom Eigentümer der Anlage beauftragt werden müssen. Manchmal nimmt der Hersteller der Solaranlage diese auch zurück, dies muss jedoch in jedem Einzelfall mit dem Hersteller individuell besprochen werden.
Die Entsorgung von PV-Anlagen ist derzeit noch vergleichsweise gering. So wurden 2018 in Deutschland knapp 8000 Tonnen PV-Modulabfälle erfasst, was weniger als 1% der Gesamtmenge an Elektro-Altgeräten entspricht. Für die kommenden Jahre wird jedoch ein deutlicher Anstieg erwartet: Einige Prognosen gehen davon aus, dass bis 2030 insgesamt rund eine Millionen Tonnen PV-Modulabfälle aus den bis dahin vergangenen Jahrzehnten anfallen könnten.
Noch funktionstüchtige Module können als Gebrauchtware wiederverwendet werden. Auch bei defekten PV-Elementen ist ein vollwertiges Recyclen der Inhaltsstoffe möglich (95%), wird allerdings noch nicht vollständig ausgeschöpft. In der EU gibt es eine Rücknahmepflicht für Produzenten: Sie müssen mindestens 85% der PV-Module kostenlos recyceln.
Fazit Photovoltaik Strom
Insgesamt schneidet die Photovoltaik Anlage im Bereich der Umweltauswirkung im Vergleich zu anderen Energieformen mit einer sehr guten Umweltbilanz ab. Dies liegt vor allem an der emissionsfreien Nutzungsphase. Bei der Herstellung der Solaranlage wird zwar viel Energie benötigt, allerdings kann man die Umweltbelastung teilweise beeinflussen, zum Beispiel durch den Kauf einer in Europa produzierten Solaranlage, die kein Blei enthält. Die Ökobilanz von Solarenergie ist positiv und wird auch in Zukunft immer positiver ausfallen, da die Solarmodule durch technische Weiterentwicklungen immer effizienter und umweltfreundlicher werden.
