Die Solarenergie gehört zu den erneuerbaren Energien, welche nachhaltig sind, kaum Emissionen verursachen und unbegrenzt verfügbar sind. In den letzten zehn Jahren hat sich der Anteil von Photovoltaik an der Stromerzeugung mehr als verdoppelt. In der gleichen Zeit hat sich der CO2-Ausstoß um über 20% verringert. Doch macht das die Solaranlagen automatisch umweltfreundlich?
Umweltauswirkung
Jede Stromerzeugungstechnik hat Auswirkungen auf die Umwelt. Diese Auswirkungen kann man in drei Phasen aufteilen: die Produktion der Module, die Nutzungsphase und die Entsorgung.
Produktion der Module
Energieverbrauch bei der Herstellung
Die Produktion der einzelnen Sonnenpanele einer Solaranlage benötigt natürlich Ressourcen. Matthias Futterlieb vom Umweltbundesamt (UBA) stellt allerdings klar, dass sich PV-Anlagen trotzdem energetisch amortisieren. Im Normalfall benötigen Solarzellen in Deutschland ungefähr ein bis zwei Jahre, bis sie so viel Energie produziert haben, wie zu ihrer Herstellung nötig war. In Südeuropa geht dies sogar in bis zu acht Monaten. Dünnschichtmodule und polykristalline Module amortisieren schneller als monokristalline Module.
Betrachtet man dann die Lebenszeit einer PV-Anlage, welche von Herstellern oft eine Garantie zwischen 25 und 30 Jahren erhalten 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 sind 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.
Klimaschädlichkeit 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
Natürlich darf man nicht nur auf die Herstellungs gucken, sondern muss auch an den Herstellungsort denken. 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.
Nutzungsphase
In der Nutzungsphase schneidet die PV-Anlage auffallend gut ab, da sie keinerlei Emissionen verursacht.
Der einzige Punkt, bei welchem die Umwelt gegebenenfalls leidet, ist, wenn die Solaranlage auf einer freien Fläche installiert wird und dadurch die Natur gestört wird. Eine Installation auf Dächern beispielsweise ist im Gegenzug dazu eine der praktischsten Methoden, da die Dächer nicht anderweitig genutzt werden und die Umwelt nicht extra gestört wird.
Auch könnte es im unwahrscheinlichen Fall zu einem Brand der PV-Anlage kommen, was unter bestimmten Voraussetzungen dazu führt, dass die Dünnschichtzellen giftige Stoffe freisetzen. Diese liegen allerdings noch unter den gesetzlich festgelegten Störfallbeurteilungswerten und eine ernste Gefahr ist auszuschließen.
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 Stoffe wird im Inneren Blei verbaut und in manchen Solarzellen sind Spuren von Cadmium enthalten. Während die PV-Anlage in Betrieb ist, sind diese Stoffe fest eingebunden und gelangen nicht in die Umwelt. Wichtig ist es allerdings, dass die Photovoltaik Anlagen am Ende ihrer Lebenszeit ordnungsgemäß entsorgt werden.
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. Manchmal nimmt der Hersteller der Solaranlage diese auch zurück. Dies müsste mit dem Hersteller individuelle besprochen werden.
Die Herstellung von PV-Anlagen ohne Blei ist problemlos möglich, allerdings weitaus teurer. Daher haben sich diese Anlagen auf dem Markt noch nicht durchgesetzt. Die EU plant für 2023 aber eine Ökodesign-Richtlinie für PV-Module. Durch diese sollen Haltbarkeit und Inhaltsstoffe transparent und neue Grenzwerte eingeführt werden. Eventuell wird hier Blei in Solarmodulen in Europa verboten.
Die Entsorgung von PV-Anlagen ist momentan noch gering. 2018 beispielsweise wurde in Deutschland knapp 8000 Tonnen PV-Modul Müll erfasst. Dies macht weniger als 1% der Entsorgung von Elektro-Altgeräten aus. Die Prognosen für die nächsten Jahre erwarten allerdings einen Anstieg. Für 2030 erwarten manche Prognosen eine Million Tonnen an PV-Modul Müll.
Noch funktionsfähige 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 recyclen.
Fazit
Alles in allem schneidet die PV-Anlage in der Umweltauswirkung im Vergleich zu anderen Energieformen sehr gut in puncto Umweltbilanz ab. Dies liegt vor allem an der emissionsfreien Nutzungsphase. Bei der Herstellung der Solaranlage wird zwar viel Energie benötigt, allerdings kann man hier auch teilweise selbst Einfluss nehmen, in dem man beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage aus Europa kauft, welche kein Blei als Inhaltsstoff hat. Die Ökobilanz von Solarenergie ist positiv und wird auch in Zukunft immer positiver ausfallen, da die Solarmodule immer effizienter und umweltfreundlicher werden.
