Photovoltaik Nachhaltigkeit
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Photovoltaik Nachhaltigkeit – Ökobilanz gut
Das Umweltbundesamt beschreibt in einem Beitrag zur „Ökobilanziellen Betrachtung“ von Photovoltaik, warum diese Technologie nachhaltig ist. Zu den positiven Faktoren gehört unter anderem, dass die Lebensphasen einer Photovoltaikanlage, in denen Umweltbelastungen entstehen, hauptsächlich nur aus Herstellung, Transport und Recycling bestehen. Dagegen treten während des Betriebs kaum relevante Umweltauswirkungen auf. Je länger die Betriebsdauer, desto geringer wird die Umweltbelastung pro erzeugter Kilowattstunde Solarstrom. Damit ist die Photovoltaik Nachhaltigkeit ein starkes Argument.
In Deutschland erreichen PV-Anlagen ohne Batteriespeicher schon nach rund ein bis zwei Jahren ihre energetische Amortisation – ab diesem Zeitpunkt erzeugen sie mehr Energie, als für Herstellung, Transport, Installation und Entsorgung aufgewendet wurde. Im Gegensatz dazu amortisieren sich fossile Kraftwerke nie energetisch, da ihr Betrieb ständig Energie in Form von Brennstoffen verbraucht.
Zudem sind Photovoltaikanlagen nicht Teil des europäischen Emissionshandels (EU-ETS), da dieser auf emissionsintensive stationäre Anlagen in der Industrie und Energiewirtschaft abzielt. Der Emissionshandel erhöht die Kosten für die Nutzung klimaschädlicher fossiler Brennstoffe.
Berechnungen aus der Emissionsbilanz erneuerbarer Energieträger 2022 zeigen, dass eine Photovoltaikanlage vor allem Emissionen aus Stein- und Gaskraftwerken vermeidet, und zwar in einer Größenordnung von 746 Gramm CO₂-Äquivalente pro kWh. Der Netto-Vermeidungsfaktor für Photovoltaik beträgt dabei 690 Gramm CO₂-Äquivalente pro kWh.
- Hilfreich
Zur individuellen Berechnung des Umweltprofils der Stromerzeugung von Photovoltaikanlagen stellt das Umweltbundeamt seinen Rechner kostenlos hier online zur Verfügung.
Beispielrechnung zur Photovoltaik Nachhaltigkeit
Hier ein kleines Rechenbeispiel, das den Vermeidungsfaktor in Zahlen darstellt. Ein anschaulicher Vergleich der Klimaschutz- und Energieagentur des Landes Baden-Württemberg (KEA-BW) belegt, dass eine Photovoltaikanlage mit 8,5 Kilowatt Leistung zur Vermeidung von 5,8 Tonnen Kohlendioxid im Jahr führt. 5,8 Tonnen entsprechen dem durchschnittlichen CO2-Ausstoß pro Kopf und Jahr in dem südwestlichen Bundesland.
Diese Zahlen sprechen für sich: Wollte man die Menge von 5,8 Tonnen an Treibhausgasen kompensieren, müsste man 461 Bäume pflanzen.
Wie umweltfreundlich sind Solarzellen?
Kristalline Solarzellen bestehen überwiegend aus Silizium, einem reichlich vorkommenden Element. Silizium kommt in der Natur als Siliziumoxid (Quarz) oder als Silikat vor – Quarzsand, der an vielen Sandstränden und in Wüsten zu finden ist, dient als Ausgangsmaterial. Das Silizium für Solarzellen wird üblicherweise in Abbaugruben gewonnen, auch in Deutschland gibt es dafür Gebiete, beispielsweise im Harz oder Bayerischen Wald.
Photovoltaik-Module, die zusammen mit ihren Vorprodukten in Europa gefertigt werden, schneiden besonders gut ab, da der europäische Strommix einen höheren Anteil an erneuerbaren Energien enthält und die Transportwege kürzer sind.
Neben dem unbedenklichen Silizium enthalten Solarzellen jedoch auch Schwermetalle wie Blei oder Cadmium. Insgesamt betrachtet sind Photovoltaikanlagen hinsichtlich der enthaltenen Schadstoffe unbedenklich, sowohl auf privaten Dächern als auch auf gewerblichen Dach- und Freiflächen. Fast ausschließlich werden kristalline Module verwendet, die geringe Mengen Blei in den Lötverbindungen enthalten können. In Dünnschichtmodulen dient Cadmium-Tellurid als Halbleitermaterial. Solange die Module unbeschädigt bleiben, geht keine Gefahr durch Schadstoffemissionen aus.
Dennoch erfordern die Schadstoffe eine fachgerechte Entsorgung. Seit März 2021 regelt eine neue Verordnung in Deutschland erstmals das Recycling von Photovoltaikmodulen. Dabei sollen möglichst alle Schadstoffe extrahiert werden, um das Recycling zu verbessern. Deshalb dürfen Sie Solarmodule nicht über den normalen Müll entsorgen, sondern müssen diese zu einem Wertstoffhof bringen. Denn am Ende ihrer Lebenszeit können die verbauten Materialien zu fast 95 % wiederverwenden werden.
Der Erntefaktor und die Nachhaltigkeit Solarenergie
Der Erntefaktor bei Photovoltaik, auch Energy Return on Energy Invested (EROI-Wert) genannt, beschreibt das Verhältnis zwischen der Energie, die eine Photovoltaikanlage während ihrer gesamten Betriebsdauer produziert, und der Energie, die zu ihrer Herstellung, Installation, Wartung und Entsorgung aufgewendet wird. Er gibt also an, wie oft eine Anlage die eingesetzte Energie „zurückverdient“.
Für moderne PV-Anlagen liegt der Erntefaktor in Deutschland meist zwischen 10 und 20, abhängig von der Effizienz der Module und den spezifischen Standortbedingungen. Das bedeutet, dass eine Photovoltaikanlage im Laufe ihrer Lebensdauer etwa das 10- bis 20-fache der für sie aufgewendeten Energie produziert. Ein hoher Erntefaktor zeigt somit die ökologische Effizienz und Nachhaltigkeit der Photovoltaik-Technologie an.
Energy-Payback-Time und Photovoltaik Nachhaltigkeit
Die Energy-Payback-Time (EPBT) einer Photovoltaikanlage gibt an, wie lange die Anlage benötigt, um die Menge an Energie zu erzeugen, die zu ihrer Herstellung, Installation, Wartung und Entsorgung aufgewendet wurde. Sie misst also die Zeit, bis die Anlage energetisch „amortisiert“ ist und mehr Energie liefert, als für ihren Lebenszyklus erforderlich war.
Wie schon erwähnt, beträgt für moderne PV-Anlagen die EPBT in Deutschland maximal zwei Jahre, abhängig von der Anlagentechnologie und den Standortbedingungen. Im Süden der Bundesrepublik ist beispielsweise die Sonneneinstrahlung höher als im Norden. Da Photovoltaikanlagen eine Betriebsdauer von 25 Jahren oder länger haben, produzieren sie danach viele Jahre lang klimafreundlichen Strom ohne weiteren Energieaufwand.
Warum bei Photovoltaik Nachhaltigkeit überzeugt
Die Bundesregierung plant, den Anteil erneuerbarer Energien am Strommix stark zu erhöhen, um die Klimaziele zu erreichen und bis 2045 klimaneutral zu werden. Photovoltaik ist dafür eine Schlüsseltechnologie, da sie dezentral auf Dächern und Freiflächen installiert werden kann und schnelles Wachstum ermöglicht.
Als Technologie zur Energieerzeugung bietet Photovoltaik Nachhaltigkeit, da sie durch den Einsatz der Sonnenenergie ohne schädliche Emissionen arbeitet und damit zur Verringerung des CO₂-Ausstoßes beiträgt. Die Umweltbelastungen, die während der Herstellung und des Recyclings entstehen, werden durch die lange Betriebsdauer und die energetische Amortisation nach ein bis zwei Jahren mehr als ausgeglichen. Da Solaranlagen mit recycelbaren Materialien wie Silizium gebaut werden und eine hohe Lebensdauer haben, wird ihre Ressourcenschonung zusätzlich gefördert. Insgesamt zeigt sich Photovoltaik als umweltfreundliche Option, die neben der Energieeinsparung besonders eine nachhaltige Alternative zu fossilen Energieträgern darstellt.
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