Untersuchen wir die Umweltverträglichkeit von Sonnenenergiesystemen Die Nutzung von Solarzellen zur grünen Energieerzeugung erfreut sich wachsender Beliebtheit. Aber wie umweltfreundlich sind Sonnenenergiesysteme tatsächlich? Wir präsentieren Ihnen die wesentlichen Details.
Die Vorzüge von Sonnenenergiesystemen Solartechnologie wird als grün angesehen, da sie im Vergleich zu Kohle oder Erdgas bei der Nutzung keine umweltbelastenden Emissionen wie Kohlendioxid (CO2) freisetzt.
Eine Studie des Bundesumweltamtes hat ergeben, dass im Jahr 2020 in Deutschland über 33 Millionen Tonnen CO2-Äquivalente durch die Verwendung von Solarenergie eingespart wurden. Hierbei wurden auch die Emissionen einbezogen, die durch Solarenergie verursacht wurden. Darüber hinaus konnten 31.000 Tonnen Schwefeldioxid-Äquivalente eingespart werden.
Für kleinere Solaranlagen, die auf bestehenden Hausdächern montiert werden, ist kein zusätzliches Land erforderlich, was weiterhin Ressourcen schont. Zudem wird das Stromnetz entlastet, wenn Besitzer von Solaranlagen ihren eigenen Strom erzeugen und verbrauchen, was dazu führen kann, dass weniger Stromleitungen gebaut werden müssen (Dachsysteme vs. Solarparks: So trägt Solarenergie zur Nachhaltigkeit bei).
Die Umweltbilanz hängt allerdings auch von weiteren Faktoren ab. Im Mittelpunkt stehen hierbei vor allem die Herstellung und Entsorgung der Solarzellen.
Nachhaltigkeit in der Produktion von Solarzellen Die Umweltbelastungen treten hauptsächlich in der Produktion von Solarpaneelen auf. Nach dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entstehen bei einigen Dünnschicht-Technologien klimaschädliche Gase bei der Produktion. Beispielsweise wird Stickstofftrifluorid, ein Treibhausgas, das umweltbelastender ist als CO2, noch zur Reinigung von Beschichtungsanlagen verwendet. Trotz der in allen produktionsorientierten Ländern geltenden Vorschriften können davon Restmengen in die Atmosphäre entweichen. Der Großteil der Solarzellen besteht jedoch aus Silizium, das in Form von Quarz nahezu unbegrenzt auf der Erde vorhanden und harmlos ist.
Es ist unbestreitbar, dass die Produktion von Solarpaneelen eine hohe Energiemenge benötigt. Diese Energie wird jedoch innerhalb einer bestimmten Zeit durch den Betrieb der Solaranlage wieder hereingeholt. Man spricht hierbei von energetischer Amortisation oder Energy Payback Time (EPBT). Eine Analyse im Auftrag des Bundesumweltamtes ergab eine EPBT von Solaranlagen in Deutschland von 1,6 bis 2,1 Jahren. Zum Vergleich: Herkömmliche Energieerzeugung auf Basis fossiler Brennstoffe amortisiert sich nie, da ständig neue Brennstoffe benötigt werden.
Der Erntefaktor und seine Aussage zur Nachhaltigkeit Der Erntefaktor oder Energy Returned on Energy Invested (ERoEI) ist ein weiterer Indikator für die Nachhaltigkeit von Solarenergie. Dieser beschreibt das Verhältnis der für die Produktion verwendeten Energie zur im Laufe der Lebensdauer einer Anlage erzeugten Energie. Der Erntefaktor gibt somit Auskunft darüber, ob es energetisch sinnvoll ist, eine Solarzelle zu betreiben. Der Erntefaktor hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich verbessert. Laut Fraunhofer ISE liegt er bei einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren und einer jährlichen Leistungsminderung von 0,35 % bei 11 bis 18 Jahren. Solarpaneele erzeugen somit im Laufe ihrer Lebenszeit 11- bis 18-mal so viel Energie, wie für ihre Herstellung benötigt wurde.
Auch die Umweltbilanz von Batteriespeichern ist oft im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit. Überschüssige Solarenergie kann in diesen Speichern gesammelt und zu einem späteren Zeitpunkt verwendet werden, was den Eigenverbrauch erheblich steigert. Um die Ökobilanz von Energiespeichern bewerten zu können, wurde der Energy Stored on Invested (ESOI) entwickelt, analog zum ERoEI-Wert. Die Energie, die bei der Produktion verwendet wurde, wird in Relation zur Leistung des Batteriespeichers gesetzt. Während der ESOI-Wert eines Energiespeichers vor zehn Jahren noch bei 10 lag, wird heute 18-mal so viel Energie gespeichert, wie für die Produktion benötigt.
Entsorgung und Recycling von Sonnenenergiesystemen Seit 2012 sind Solarenergieproduzenten durch die sogenannte WEE-Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment) dazu verpflichtet, ausgemusterte Solarmodule kostenlos zurückzunehmen und zu entsorgen.
Seit März 2021 gibt es auch eine Regelung für das Recycling von Solarmodulen. Das Elektro- und Elektronikgerätegesetz besagt, dass mindestens 80 % der in den Modulen verwendeten Materialien wiederverwendet werden müssen. Mit innovativen Technologien sind heute sogar Recyclingquoten von über 95 % möglich. Die verbleibenden 5 % können umweltfreundlich entsorgt werden.
Schlussfolgerung: Sonnenenergiesysteme sind umweltfreundlich Obwohl die Produktion von Solarzellen viel Energie verbraucht, ist die Gesamtökobilanz von Solarenergie positiv (Beitrag: Wie funktioniert ein Sonnenenergiesystem?). Heutzutage bestehen viele Solarpaneele aus recycelten Materialien alter Paneele. Da die Solarmodule immer effizienter werden und eine immer längere Lebensdauer erreichen, wird die Umweltbilanz in der Zukunft noch besser. Darüber hinaus werden Produktionsländer bei der Herstellung von Solarpaneelen zunehmend auf erneuerbare Energien umstellen, so dass sich Sonnenenergiesysteme bereits ab dem ersten Tag rentieren.
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