Jeder kennt sie: die Solarenergie auf dem Dach. Photovoltaikanlagen sind in der Stromerzeugung extrem umweltfreundlich: es gibt keinerlei CO2 Ausstoß und auch keine Transportkosten, keine Leitungen oder andere strukturelle Notwendigkeiten, welche die Umwelt beeinflussen würden. Doch wie ist die Umweltbilanz der Solarzellenproduktion? Ist die Herstellung ebenfalls klimaneutral? WechselJetzt.de klärt auf.
Herstellung der Solarzellen
Oft wird kritisiert, dass die Solarmodul-Herstellung einen zu hohen Energieaufwand verursacht. Studien beweisen jedoch das Gegenteil - zumindest solange bestimmte Bedingungen eingehalten werden.
Die Solarzellenproduktion in Europa ist umweltfreundlich und auch der Transportweg ist nicht weit. Die Emission, welche durch Transportwege entsteht, ist am geringsten, wenn die Solarzellen in Deutschland hergestellt werden. Solaranlagen aus China (und anderen Teilen der Welt) haben jedoch eine deutlich schlechtere Umweltbilanz. Dies ist unter anderem darin begründet, dass die Produktion in China unter ganz anderen Bedingungen geschieht. Trotzdem profitierte China lange Zeit weitgehend alleine vom Solar Trend. Dies änderte sich, als die Herstellung immer effizienter wurde und Maschinen das Achtfache leisten konnten. So konnte dann mit einer Maschine in Europa achtmal so viel hergestellt werden wie mit einer Maschine in China.
Neben den bereits genannten Transportwegen beeinflusst auch der Strom, welcher für die Produktion genutzt wird, die CO2 Emissionen eines Herstellungsprozesses. Nutzt ein Herstellungsunternehmen hier also Ökostrom, ist die Umweltbilanz der Solarzellen deutlich besser als bei der Nutzung herkömmlichen Stroms. Dies gilt natürlich auch für jede Firma in Europa. Doch tatsächlich nutzen europäische Unternehmen öfter ökologischen Strom als in anderen Teilen der Welt. Mehr zur Solar Produktion in Europa finden Sie im unten folgenden Absatz.
Braun- und Steinkohle, Öl, Erdgas, Müllverbrennung oder auch Biomasse sind deutlich emissionsreicher als Solaranlagen - auch wenn die Herstellung mit einkalkuliert wird. Die Siliziumgewinnung und die anschließende Herstellung der Zellen stellen 90% der CO2 Emissionen durch Solaranlagen dar. Die restlichen 10% sind die Aufwände der Entsorgung und die Montage der PV Anlage. Die Entsorgung ist noch kein großes Problem, aber in der Zukunft wird es mehr und mehr Solaranlagen geben, da Solaranlagen circa 30 Jahre in Benutzung sein können.
Herstellung in Europa
Wie bereits erwähnt, sind sowohl die Transportwege kürzer als auch der Strom in Europa grüner. Deshalb sind Photovoltaikmodule aus Europa besser für die Energiewende. Dazu kommen auch noch schlechtere Arbeitsbedingungen in anderen Ländern. Dies ist kein Thema des Umweltschutzes, doch wessen Gewissen wäre nicht reiner bei fair produzierten Solarmodulen?
Eine weitere Entwicklung in Europa sind die vielen innovativen Ideen für den Einsatz von Solaranlagen. Beispiele hier sind die Solarzellen auf Feldern oder die Solarröhre TubeSolar. Auch gibt es inzwischen Dachziegel mit Solarfunktion.
Herstellung in Deutschland
Viele deutsche Unternehmen satteln bereits auf Solartechnologie um. Zahlreiche Start-Ups und auch bestehende Unternehmen richten neue Herstellungs Standorte ein, um gute Geschäfte mit Solar machen zu können.
Bereits im Sommer letzten Jahres (2021) beschrieb die Tagesschau einen Boom der Solarbranche. Vor Allem die Firma Meyer Burger spielt in diesem Boom eine wichtige Rolle. Immer auf dem neuesten Stand der Technik stellt diese nämlich Solarmodule her - und das in Deutschland.
Sinkende Kosten der PV Anlagen
Tatsächlich zahlen Sie heute weniger als Sie noch vor 10 Jahren für eine PV Anlage gezahlt hätten. Die Herstellung kostet 20 Cent pro Wattpeak, das ist extrem wenig. Dadurch überlegen sich Hersteller genau, wie viel sie nun für Transportkosten und Ähnliches ausgeben wollen. Es wird durch die geringen Kosten also einfacher, weniger Treibhausgase in der Umwelt zu verbreiten.
Woraus besteht eine Solarzelle?
Über 90% aller Solarzellen werden aus Silicium hergestellt. Silicium wird auch Erdrinde oder Quarzsand genannt. Man kann diesen Quarzsand sogar ganz einfach im herkömmlichen Sand am Strand finden. Silicium gibt es in unendlichem Maße. Es ist also keine begrenzt vorhandene Ressource. Die Nutzung und Verwendung von diesem Quarzsand ist also klimaneutral.
Auch Phosphor Atome werden zur Herstellung der PV Anlage benötigt. Diese haben vereinfacht gesagt eine positive Ladung (ein Elektron zu viel). Gemeinsam mit den Bor Atomen kann mit ihnen eine elektrische Spannung in PV Modulen erzeugt werden. Phosphor ist im Gegensatz zu Silicium ein begrenzter Rohstoff. Doch es wird bereits sehr viel mehr nach Phosphat Vorkommen gesucht, um auf die Energiewende vorbereitet zu sein. Diese Suche findet vor Allem im Meer statt, zum Beispiel an der Küste Namibias. Tatsächlich wird nur sehr wenig Phosphor in den Solarzellen genutzt.
Bor Atome sind negativ geladen. Sie haben also vereinfacht gesagt ein Elektron zu wenig. Bor ist ein sehr seltenes Element, welches nur in sauerstoffhaltigen Verbindungen vorkommt. Es kann jedoch seit 1909 in chemischen Reaktionen produziert werden. Die wichtigste Konsequenz dieser Entdeckung ist, dass Bor aus Borax oder Borsäure entstehen kann. Da diese öfter in der Natur vorkommen als Bor selbst, ist Bor für den Menschen nun eine weniger begrenzte Ressource. Seither wird es in vielen elektrischen Geräten verwendet.
Das restliche Grundmaterial der Solarzellen unterscheidet sich je nach Art der Zelle. Es gibt die folgenden Solarzellen: Siliciumzellen (Gebräuchlich im privaten Rahmen), III-V-Halbleiter-Solarzellen (oft eingesetzt in der Raumfahrt, sehr effizient), II-V-Halbleiter-Solarzellen (Laborsolarzellen), I-III-VI-Halbleiter-Solarzellen (Art der Dünnschicht Zellen), Organische Solarzellen (noch nicht in Nutzung wegen niedrigem Wirkungsgrad), Farbstoffzellen (basiert auf Photosynthese Prinzip), und Halbleiter-Elektrolytzellen (sehr einfach herzustellen, aber nicht sehr leistungsfähig).
Amortisationszeit von Photovoltaik Modulen
Die Amortisationszeit bezeichnet den Zeitraum, in welchem die Solaranlage die CO2 Emissionen ihrer Herstellung und Entsorgung wieder wett macht. Sie produziert in dieser Zeit also so viel CO2-freie-Energie, dass ihre Produktion klimaneutral wird. Diese Zeit liegt zwischen einem und drei Jahren. Sie variiert je nach Standort und Sonneneinstrahlung. Die Ökobilanz wird aber aufgrund der zu erwartenden Erderwärmung noch besser werden. Da es heißer wird und die Sonne öfter und intensiver scheinen wird (zumindest in Teilen des Jahres), kann sich eine Solaranlage durch den Klimawandel noch mehr lohnen. Die Amortisationszeit wird sich also in Zukunft noch weiter verkürzen.
Da die Amortisationszeit einen theoretischen Zeitraum bis zur Klimaneutralität beschreibt, hängt sie auch extrem von den Herstellungsbedingungen ab. Sie wird länger, je unökologischer die Herstellung ist. Es kommt hier besonders auf den Transport und den genutzten Strom an. Durchschnittlich erzeugt eine Solaranlage in 20 Jahren zehnmal so viel Strom wie für ihre Herstellung genutzt wurde.
Entsorgung der Solarzellen
Laut Tagesschau ist eine effiziente Wiederverwertung der Solaranlagen entscheidend. Im Jahr 2030 werden folglich eine Millionen Tonnen alte Solaranlagen erwartet. Diese sollten sinnvoll recycelt werden, um die gute Ökobilanz der PV Anlagen zu erhalten. Es wurden außerdem bereits Methoden entwickelt, um alle Rohstoffe aus den Solarzellen herauszuholen, nachdem die Zellen nicht mehr funktionieren. So könnte man die noch funktionierenden Materialien für neue Solarzellen verwenden. Recycling der Solarzellen ist dadurch eine bezahlbare, nachhaltige Lösung. So können nämlich 90% der Stoffe in einer Solarzelle recycelt werden.
Eine weitere Frage ist die, ob es Schadstoffe gibt, die bei diesem Entsorgungsprozess austreten. Die Photovoltaik Technologie enthält jedoch keine gefährlichen Schadstoffe. Cadmium und Blei könnten laut deren Angaben als gefährlich eingestuft werden, sind allerdings im Vergleich zu anderem Elektroschrott harmlos. Weiter schreiben Sie, dass es auf die Art der Solarzellen ankommt. Es gibt dünnschichtige Zellen, sowie poly und monokristalline Zellen. Sie können aber auch einfach den örtlichen Wertstoffhof um Beratung bitten. Dort kann die private Photovoltaikanlage ganz einfach entsorgt werden. Im Gewerbe sollte hierfür ein Dienstleister beauftragt werden.
Fazit
Auf dieser Seite erklären wir, inwiefern die Herstellung der Solarzellen umweltfreundlich ist. Auch ist es wichtig, zu hinterfragen, ob sich der Kauf und die Nutzung einer PV Anlage klimatechnisch lohnt, trotz der CO2 Emissionen in Herstellung und Entsorgung. Es wäre schließlich Unsinn, eine grüne Energiequelle zu nutzen, wenn diese dann an anderer Stelle schlecht für die Umwelt wäre. Jetzt wissen wir, Fakt ist:
- Die Solaranlage kann 25 bis 30 Jahre lang genutzt werden.
- In 20 Jahren erzeugt die Anlage zehnmal so viel Strom, wie für Ihre Herstellung notwendig war.
- Wie gut die Ökobilanz genau ist, kommt auf den Herstellungsstandort und die ordnungsgemäße Entsorgung an.
- Über 90% der Rohstoffe in einer Solaranlage können recycelt werden, wenn die Entsorgung sachgemäß erfolgt.
Die Solarzellen sind also insgesamt extrem umweltfreundlich und unter den besten Bedingungen haben sie immer eine positive Ökobilanz - das bedeutet, sie sparen bei ordnungsgemäßer Nutzung mehr CO2 als sie verursachen.
