Umweltbilanz Solaranlage Herstellung

Solaranlagen gelten als ein zentraler Baustein der nachhaltigen Energiegewinnung und sind mittlerweile auf zahlreichen Hausdächern in Deutschland zu finden. Nach Angaben des Marktstammdatenregisters der Bundesnetzagentur sind aktuell über 5.8 Millionen Solarstromerzeugungseinheiten in Deutschland registriert (Stand Januar 2026). Diese verfügen zusammen über eine Nettoleistung von mehr als 112 Millionen kW.

Diese Zahlen verdeutlichen die große Beliebtheit von PV Anlagen, die vor allem darauf zurückgeführt werden kann, dass sie im Betrieb als emissionsfreie Form der Energieerzeugung gilt. Häufig bleibt dabei jedoch der Herstellungsprozess der Solarmodule unberücksichtigt. Vor diesem Hintergrund stellen sich folgende Fragen: Wie ist die Umweltbilanz der Solarzellenproduktion? Ist die Herstellung ebenfalls klimaneutral oder relativieren die dabei entstehenden Emissionen die Vorteile der emissionsfreien Nutzung?

Die wichtigsten Fakten im Überblick

• Eine PV Anlage kann in der Regel 25 bis 30 Jahre genutzt werden.

• Innerhalb von etwa 20 Jahren erzeugt sie rund zehnmal so viel Energie, wie für ihre Herstellung benötigt wurde.

• Die Ökobilanz hängt stark vom Herstellungsstandort, dem verwendeten Strommix und der fachgerechten Entsorgung ab.

• Bei sachgemäßem Recycling können über 90 % der Materialien einer Photovoltaik-Anlage wiederverwertet werden.

Kritik Herstellung der Solarzellen

Mögliche Emissionsquellen während des Herstellungsprozesses von PV Anlagen entstehen vor allem durch den hohen Energiebedarf in der Produktion sowie durch Transportwege entlang der globalen Lieferkette. Diese Faktoren beeinflussen maßgeblich die Umweltbilanz von Photovoltaikanlagen.

Transportwege und CO2 Emissionen

Transportwege sind ein unvermeidlicher Teil der Wertschöpfungskette. Dabei geht es nicht nur um die finale Auslieferung der fertigen Solarmodule zu Kunden oder Händlern, sondern auch um den Transport von Rohstoffen, Zwischenprodukten und Materialien zu Produktionsstätten. 

Solange im Verkehrssektor nicht flächendeckend auf klimaneutrale Antriebe umgeschaltet wird, verursachen Transporte weiterhin relevante Emissionen. Zudem haben sinkende Transportkosten dazu geführt, dass Unternehmen ihre Produktionsstandorte zunehmend nach wirtschaftlichen Kriterien wählen, also dort produzieren, wo Kosten und Rahmenbedingungen am günstigsten sind, und nicht mehr primär in der Nähe ihrer Absatzmärkte.

Besonders hohe Emissionen entstehen durch Luftfracht und langen Güterverkehr mit Lkws. Solarzellen, die in Deutschland oder zumindest in Europa produziert werden, weisen daher häufig einen geringeren transportbedingten Emissionsanteil auf als Module, die aus entfernten Regionen importiert werden. 

Beispielsweise in Deutschland oder zumindest in Europa produzierte Solaranlagen minimieren den Gesamtemissionsausstoß beim Herstellungsprozess durch ihre Nähe zum europäischen Absatzmarkt. Ein Transport aus einer Fabrik in Frankreich wäre deutlich kürzer und emissionsärmer als ein Import aus China. 

Hier zeigt sich der monetarisierte Wettbewerb besonders zwischen China und europäischen Herstellern: Chinesische Produzenten punkten durch günstige Herstellungskosten im Vergleich zu europäischen Herstellern. Die europäischen Hersteller wiederum haben Vorteile durch geringere Import- und Transportkosten.

Energienutzung Produktion

Neben den Transportwegen beeinflusst auch der Strom, der für die Produktion genutzt wird, die CO2 Emissionen im Herstellungsprozess. Nutzt ein Herstellungsunternehmen hier also Ökostrom, ist die Umweltbilanz der Solarzellen deutlich besser als bei der Nutzung von Strom aus konventionellen Quellen. Hierbei zeigt sich ein klarer Trend: Tatsächlich nutzen europäische Unternehmen öfter ökologischen Strom als andere Teile der Welt.

Herstellung PV Anlage im Vergleich

Energieträger wie Braun- und Steinkohle, Öl, Erdgas, Müllverbrennung oder auch Biomasse verursachen deutlich höhere Emissionen als Solaranlagen, selbst wenn die Emissionen aus deren Herstellung berücksichtigt werden. Einen großen Anteil an den CO2 Emissionen von Solaranlagen verursachen die Siliziumgewinnung sowie die anschließende Herstellung der Solarzellen, diese machen rund 90 % der gesamten Emissionen aus. Die restlichen 10% sind die Aufwände der Entsorgung, die Montage der PV Anlage sowie Transportkosten. Die Entsorgung stellt derzeit noch kein gravierendes Problem dar. Mit zunehmender Verbreitung von Solaranlagen wird diese jedoch in Zukunft an Bedeutung gewinnen, da Photovoltaikanlagen eine Lebensdauer von etwa 30 Jahren haben und entsprechend viele Anlagen in den kommenden Jahrzehnten das Ende ihrer Nutzungszeit erreichen werden.

Wie bereits erwähnt, sind sowohl die Transportwege kürzer als auch der Strom in Europa grüner. Deshalb sind Photovoltaikmodule aus Europa bevorzugt im Hinblick auf die Energiewende. Eine weitere Entwicklung in Europa sind die vielen innovativen Ideen für den Einsatz von Solaranlagen. Beispiele hier sind die Solarzellen auf Feldern, sowie viele deutsche Unternehmen, die bereits auf Solartechnologie umstellen.

Bestandteile von PV Modulen

Über 90% aller weltweit produzierten Solarzellen bestehen aus Silizium. Silizium ist ein chemisches Element und kommt häufig in der Erdkruste vor. Vor allem ist es in Formen von Quarz oder Quarzsand zu finden. Quarzsand kann sogar ganz einfach im herkömmlichen Sand am Strand gefunden werden und gilt daher als in sehr großen Mengen verfügbar und nicht als knapper Rohstoff.

Für die Herstellung werden außerdem Bohr- und Phosphor-Atome benötigt. Diese dienen dazu, die elektrische Leitfähigkeit von Silizium gezielt zu verändern (Dotierung), sodass in den PV Modulen eine elektrische Spannung erzeugt werden kann.

Phosphor ist im Gegensatz zu Silizium ein begrenzter Rohstoff, da er hauptsächlich aus Phosphatvorkommen gewonnen wird. Ein Teil dieser Vorkommen befindet sich beispielsweise im Meer, etwa vor der Küste Namibias. Allerdings wird in Solarzellen nur eine sehr geringe Menge Phosphor benötigt, sodass der Bedarf im Vergleich zu anderen Anwendungen relativ gering ist.

Bor besitzt im Vergleich zu Silizium eine geringere Anzahl an Elektronen und ermöglicht dadurch bestimmte elektrische Eigenschaften im Halbleitermaterial. Bor kommt in der Natur vor allem in Verbindungen wie Borax oder Borsäure vor. Diese Rohstoffe sind deutlich häufiger verfügbar als elementares Bor, weshalb Bor insgesamt als ausreichend verfügbar gilt und in vielen elektronischen Anwendungen eingesetzt wird.

Das restliche Grundmaterial der Solarzellen unterscheidet sich je nach Technologie der bestimmten Art von Solarzellen. Zu den wichtigsten Arten zählen: 

Siliziumzellen: Am weitesten verbreitet, besonders in privaten Anlagen

III-V-Halbleiter-Solarzellen: Sehr effizient, vor allem in Raumfahrt genutzt 

Dünnschichtzellen: Benötigen weniger Material

Organische Solarzellen: Noch in der Entwicklung

Farbstoffzellen: Basiert auf einem Photosynthese ähnlichen Prinzip

Halbleiter-Elektrolytzellen: Sehr einfach herzustellen, aber nicht sehr leistungsfähig

Energetische Amortisationszeit von Photovoltaik Anlagen

Die Amortisationszeit bezeichnet den Zeitraum, in welchem die PV Anlage die CO2 Emissionen ihrer Herstellung, ihres Transports und ihrer Entsorgung während der Nutzung ausgleicht. In dieser Zeit produziert sie also so viel klimafreundlichen Strom, sodass die Gesamtbilanz klimaneutral wird. Bei modernen Photovoltaikanlagen liegt diese sogenannte energetische oder CO2-Amortisationszeit in der Regel zwischen einem und drei Jahren. Diese Zeit hängt stark vom Standort und der Sonneneinstrahlung ab. Somit wird in sonnenreichen Regionen die Amortisation schneller erreicht als in weniger sonnigen Gebieten. 

Da die Amortisationszeit einen theoretischen Zeitraum bis zur Klimaneutralität beschreibt, hängt sie auch extrem von den Herstellungsbedingungen ab. Je höher der Energieverbrauch und je klimaschädlicher der Strommix in der Produktion, desto länger dauert die Amortisation. Besonders relevant sind dabei der Energieaufwand für die Siliziumgewinnung sowie die Transportwege.

Über ihre gesamte Lebensdauer erzeugen Solaranlagen jedoch ein Vielfaches der Energie, die für ihre Herstellung benötigt wird. Im Durchschnitt produziert eine Anlage innerhalb von etwa 20 bis 30 Jahren rund zehn bis zwanzig Mal mehr Energie (welche auch noch klimafreundlich ist), als zu ihrer Produktion eingesetzt wurde.

Entsorgung der Solarzellen

Laut Tagesschau ist eine effiziente Wiederverwertung der PV Anlage entscheidend für eine gute Umweltbilanz. Bis zum Jahr 2030 wird erwartet, dass weltweit rund eine Million Tonnen alter Solaranlagen anfallen. Diese sollten sinnvoll recycelt werden, um wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen und die positive Ökobilanz der PV Anlagen langfristig zu erhalten. 

Es existieren bereits Verfahren, mit denen ein großer Teil der Materialien aus alten Solarzellen zurückgewonnen werden kann. Dazu gehörten vor allem Glas, Aluminium, Silizium und Metalle wie Silber oder Kupfer. Viele dieser Rohstoffe können anschließend wieder für neue Solarmodule oder andere industrielle Anwendungen verwendet werden. Insgesamt lassen sich etwa 90 Prozent der Materialien eines Solarmoduls recyceln. 

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Frage nach möglichen Schadstoffen. Moderne Photovoltaik-Module enthalten in der Regel keine großen Mengen gefährlicher Stoffe. In manchen Technologien, insbesondere bei bestimmten Dünnschichtzellen, können jedoch zum Beispiel Cadmium oder Blei vorkommen. Diese Stoffe sind zwar potenziell umweltgefährlich, befinden sich jedoch in sehr geringen Mengen und sind in den Modulen fest gebunden. Bei fachgerechter Entsorgung besteht daher nur ein geringes Risiko. Für Privatpersonen ist die Entsorgung jedoch relativ einfach: Alte Solarmodule können meist über kommunale Wertstoffhöfe abgegeben werden. Gewerbliche Anlagenbetreiber müssen in der Regel spezialisierte Recyclingdienstleister beauftragen, die die Mode fachgerecht verwerten.

Fazit

Auf dieser Seite haben wir erläutert, wie umweltfreundlich die Herstellung von Solarzellen ist und ob sich die Nutzung einer Photovoltaik-Anlage trotz der CO₂-Emissionen bei Produktion und Entsorgung klimatechnisch lohnt. Schließlich wäre es widersprüchlich, eine vermeintlich grüne Energiequelle zu nutzen, wenn sie an anderer Stelle erhebliche Umweltschäden verursachen würde.

Insgesamt gilt: Solarzellen sind eine der umweltfreundlichsten Formen der Stromerzeugung. Unter realistischen Bedingungen weisen sie stets eine positive Klimabilanz auf. Das bedeutet, dass sie über ihre Lebensdauer deutlich mehr CO₂ einsparen, als bei ihrer Herstellung und Entsorgung entsteht.