Wie umweltfreundlich ist Photovoltaik?

Es gibt keine Methode der Stromerzeugung, die völlig frei von negativen Auswirkungen auf das umliegende Ökosystem ist. In der Nutzungsphase der Photovoltaik werden keine Emissionen freigesetzt, so dass diese Energieform im Vergleich zu anderen Energieformen eine sehr gute Umweltbilanz aufweist. Die Herstellung von Solarmodulen und die anschließende Entsorgung dieser Module erfordern jedoch den Einsatz von Ressourcen und führen zur Entstehung von Abfall.

Die Herstellung von Photovoltaikmodulen benötigt Energie

Matthias Futterlieb, ein Vertreter des Umweltbundesamtes, betont, dass der Mythos, Photovoltaikanlagen würden sich energetisch nie amortisieren, Unsinn ist. „Die Geschichte, die immer wieder kursiert, dass sich Photovoltaikanlagen energetisch nie rechnen“ (UBA). In Deutschland brauchen Solarzellen durchschnittlich etwa ein Jahr, um die gleiche Energiemenge zu produzieren, die für ihre Herstellung benötigt wurde. Selbst unter ungünstigen Bedingungen sollte es nicht länger als maximal zwei Jahre dauern. Selbst ein Zeitraum von acht Monaten reicht für die Ernte in Südeuropa aus, so die Forschung des UBA und des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE). Dafür hat eine Photovoltaikanlage das Potenzial, mehrere Jahrzehnte lang Strom zu erzeugen. Die Garantien der Hersteller liegen in der Regel zwischen 25 und 30 Jahren. In der Praxis wird die Laufzeit der einzelnen Module in der Regel erhöht.

Das Umweltbundesamt schätzt, dass die Erzeugung einer Kilowattstunde Solarstrom zu einem Treibhauseffekt führt, der etwa dem Ausstoß von vierzig Gramm Kohlendioxid entspricht.
Im Gegensatz dazu führt eine Kilowattstunde Strom, die aus Braunkohle erzeugt wird, zum Ausstoß von tausend Gramm CO2 allein durch den Brennstoff.
Dabei sind der Bau des Kraftwerks und seine anschließende Zerstörung noch nicht einmal berücksichtigt.

Der Resourcenverbrauch und Schadstoffausstoß

Umwelt und PhotovoltaikanlagenSilizium wird als Halbleiter in den meisten Solarzellen verwendet. Silizium ist ein Element, das in nahezu unendlichen Mengen gewonnen werden kann. Andere Arten von Solarzellen verwenden Halbleiter wie Indium, Gallium, Tellur oder Selen, die alle wesentlich schwieriger zu beschaffen sind. Andererseits machen diese Anlagen nur einen winzigen Bruchteil der insgesamt in Deutschland installierten Anlagen aus. Solarzellen geben bei ihrer Nutzung keine schädlichen Nebenprodukte ab und tragen deshalb zu einer positiven Ökobilanz bei. Sie verursachen daher nur sehr wenige so genannte „externe Kosten“. Der Begriff „externe Kosten“ bezieht sich auf alle Kosten, die nicht vom Verursacher, sondern von der Allgemeinheit getragen werden (z. B. Kosten für Gesundheits- und Umweltschäden durch Abgase).

Nach den Ergebnissen einer Studie des deutschen Umweltbundesamtes liegen die externen Kosten von Photovoltaikanlagen bei etwa 1,2 Cent pro Kilowattstunde (siehe Links und Downloads „Abschätzung der Umweltkosten im Energie- und Verkehrssektor“). Im Vergleich zu anderen Energieträgern ist das ein relativ geringer Betrag (Erdgas: 4,9 Cent, Braunkohle: 10,7 Cent).

Das bedeutet, dass der Verbraucher für jede mit Braunkohle erzeugte Kilowattstunde Strom zusätzlich zum Strompreis mehr als zehnmal so viel für andere Abgaben zahlt wie für eine mit Photovoltaik erzeugte Kilowattstunde Strom. Im Vergleich zum derzeitigen Energiemix führt jede Kilowattstunde Strom aus Photovoltaikzellen zu einer Ersparnis von mehr als 6 Cent in Form von externen Kosten, die sonst von der Allgemeinheit getragen werden müssten.

Die Effizienz von Photovoltaikanlagen

umwelt und photovoltaikanlagenEin weiterer Indikator, der zur Bewertung der Nachhaltigkeit von Solarenergie verwendet werden kann, ist der Energy Returned on Energy Invested (ERoEI). Er beschreibt das Verhältnis zwischen der für die Produktion benötigten Energie und der von der Anlage während ihrer Lebensdauer erzeugten Energie. Grundsätzlich gilt: Je länger die Lebensdauer einer Anlage ist, desto besser ist der Erntefaktor. Aber auch die geografische Lage, die Ausrichtung und Neigung, der Wirkungsgrad und die Anlagengröße beeinflussen den Erntefaktor. Ein Wert von 1 bedeutet, dass genau die Energiemenge erzeugt wird, die für die Produktion eingesetzt wurde und die energetische Amortisation erreicht ist. Der Erntefaktor hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich verbessert. Das bedeutet, dass moderne Photovoltaikanlagen immer effizienter werden. Im Laufe ihrer Lebensdauer produzieren Solarmodule heute etwa 10 bis 15 Mal so viel Energie, wie für ihre Produktion verbraucht wurde.

Wie sieht es mit der Umweltfreundlichkeit von Stromspeichern mit Lithium-Iionen-Akkus aus?

Für die Speicherung von elektrischer Energie gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, die sich in ihrer Architektur zum Teil deutlich unterscheiden. Daher muss die Auswirkung dieser Geräte auf die Umwelt anhand verschiedener Kriterien bewertet werden. Die Salzwasserbatterie ist die umweltfreundlichste Option, da bei ihrer Konstruktion keine ungewöhnlichen oder gefährlichen Komponenten verwendet werden. Als Elektrolyt wird eine Natriumsalzlösung verwendet, die Kathode besteht aus Mangan und die Anode aus Kohlenstoff. Ein Baumwollvlies dient als Separator zwischen den beiden, der Anode und der Kathode. Außerdem ist der Aufbau der Batterie sehr einfach, und es ist keine Temperaturüberwachung oder ein Batteriemanagement notwendig.
Die Salzwasserbatterie hingegen hat keine hohe Leistungsdichte, weshalb sie viel Platz benötigt.

Die Stromcloud als Alternative zum regulären Stromspeicher

SENEC ist ein deutscher Anbieter, der unter dem Namen SENEC.Cloud firmiert und seinen Kunden einen Strom Cloud Speicher für PV-Anlagen anbietet. Allerdings ist dies derzeit nur in Verbindung mit einem stationären Stromspeicher im Haus möglich, der ebenfalls von SENEC stammen muss. Das schränkt die Auswahl der verfügbaren Modelle ein, aber zumindest bietet SENEC eine vielfältige Auswahl an Kapazitäten für seine Speichergeräte an. Du hast die Möglichkeit, Modelle mit Kapazitäten von 2,5 kWh bis 10 kWh in deinem Keller zu installieren; diese können auch zu größeren Speichereinheiten kombiniert werden. Der Betrag, den du anschließend für die Strom Cloud bzw. den virtuellen Speicher bezahlst, richtet sich nach deiner Solaranlage, deinem Jahresverbrauch und der Kapazität deines Stromspeichers. Der günstigste Plan beginnt bei 21,95 Euro pro Monat und beinhaltet eine Rückgabe von 1000 kWh, das ist die maximale Strommenge, die aus der Cloud bezogen werden kann. Solltest du zusätzlichen Strom benötigen, berechnet dir SENEC 27 Cent für jede zusätzliche Kilowattstunde. Das ist ein angemessener Preis, wenn man bedenkt, dass das Unternehmen seinen gesamten Strom aus sauberen, erneuerbaren Quellen wie Windkraftanlagen, Photovoltaik, Biomasse und Wasserkraft bezieht. Wenn du hingegen weniger verbrauchst, als im Abrechnungszeitraum des Vorjahres für dich veranschlagt wurde, erstattet dir SENEC die Differenz.