Der CO₂-Fußabdruck von Solaranlagen ist überraschend hoch, trotz ihres Rufs als umweltfreundliche Energiequelle. Solaranlagen erzeugen sauberen Strom ohne CO₂-Emissionen während des Betriebs, jedoch bei ihrer Herstellung. Die Bedenken bezüglich steigender CO₂-Emissionen in der Atmosphäre sind weit verbreitet, obwohl es unterschiedliche Meinungen dazu gibt. Die CO₂-Bilanz ist dennoch ein wichtiges Thema. Bei der Herstellung von Windkraft- und Solaranlagen entstehen CO₂-Emissionen, die in die Berechnung der Lebenszyklus-Treibhausgasemissionen einfließen. Die durchschnittliche Lebensdauer von Photovoltaik-Modulen beträgt 25 Jahre. Frühere Schätzungen bezifferten die CO₂-Bilanz auf 50 g CO₂/kWh (epochtimes: 16.10.23).
Die wahre CO₂-Bilanz von Solaranlagen und ihren Materialien
Eine Untersuchung von „Environmental Progress“ ergab jedoch, dass diese Schätzung zu niedrig war, da sie auf europäischen Lieferketten basierte. Die meisten Solarmodule kommen aus China, wo Kohlekraftwerke dominieren. Daher liegt die realistische CO₂-Bilanz zwischen 170 und 250 g CO₂/kWh.
Die Materialien, die in Solaranlagen zu Verwendung kommen, beeinflussen erheblich ihre CO₂-Bilanz. Diese Materialien umfassen Aluminium, Glas, Kunststoff, Siliziumzellen, Silber und Kupfer. In einem durchschnittlichen Photovoltaik-Modul mit einem Gewicht von 18 kg ist Glas der Hauptbestandteil mit 12,9 kg, gefolgt von Aluminium (2,3 kg), Kunststoffschichten (1,8 kg), Siliziumzellen (0,7 kg) sowie Kupfer und Silber (zusammen 0,2 kg).
Die CO₂-Bilanz der Materialien in Solaranlagen ist bedeutend. Glas, eine wichtige Komponente, emittiert in Europa etwa 0,5 kg CO₂ pro kg. Aufgrund der Anforderungen an die Lichtdurchlässigkeit kommt kein Recycling-Glas zum Einsatz, was zu höheren Emissionen von 0,9 kg CO₂ pro kg Glas führt.
Die verblüffenden CO₂-Unterschiede in der Solaranlagen-Herstellung
Es gibt erhebliche Unterschiede zwischen der Neuproduktion und dem Recycling von Aluminium. In der EU erzeugt die Neuproduktion 11,8 kg CO₂ pro kg Aluminium, während beim Recycling nur 0,7 kg CO₂ anfallen. Dennoch verwenden die Hersteller oft neues Aluminium, wodurch durchschnittlich 8,4 kg CO₂ pro kg Aluminium anfallen.
Die Kunststoffschichten, insbesondere Ethylen-Vinylacetat (EVA), produzieren etwa 3,5 kg CO₂ pro kg EVA.
Die Herstellung der Solarzelle aus Silizium ist energieintensiv und erzeugt etwa 58,5 kg CO₂ pro kg Solarsilizium bei einem Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent.
Silber, das in geringen Mengen enthalten ist, hat eine hohe CO₂-Bilanz von etwa 132 kg CO₂ pro kg Silber, während Kupfer für Leitungen und Kontakte etwa 4,6 kg CO₂ pro kg aufweist.
Insgesamt erzeugt ein 18 kg schweres Solarmodul etwa 82 kg CO₂. Ein kg europäisch produziertes Solarmodul verursacht 4,6 kg CO₂.
Aufschluss über Emissionen und Vergleiche zu anderen Energiequellen
Die CO₂-Emissionen der Rohstoffe in den Solarmodulen machen etwa 25 Prozent der gesamten CO₂-Emissionen von 50 g CO₂/kWh in Europa aus. Weitere Emissionen entstehen durch Komponenten wie Wechselrichter, Speichersysteme und Transporte.
Der Transport der Materialien per Containerschiff trägt ebenfalls zur CO₂-Bilanz bei, da große Mengen Schweröl verbraucht werden.
Photovoltaik hat die zweithöchsten CO₂-Emissionen unter den erneuerbaren Energien, nur Biomasse liegt höher. Solarstrom erzeugt etwa doppelt so viele Emissionen wie Wasserkraft und zehnmal mehr als Kernkraft, vorausgesetzt die Module stammen aus Europa.
Angesichts der Flut von „chinesischen Billigmodulen“ auf dem europäischen Markt erscheint die Annahme von „Environmental Progress“ gerechtfertigt. Dennoch liegt Solarstrom mit 170 bis 250 g CO₂/kWh im unteren Bereich der Kohleverstromung mit CO₂-Abscheidung und -Speicherung (150 bis 470 g CO₂/kWh) und Gaskraftwerken mit CO₂-Abscheidung (90 bis 220 g CO₂/kWh).
Die Revolution der rahmenlosen Glas-Glas-Solarmodule
Wenn Sie Ihre CO₂-Bilanz verbessern möchten, sollten Sie zunächst auf Produkte aus Europa achten. Darüber hinaus können rahmenlose Glas-Glas-Module, auch als Dünnschichtmodule bekannt, die Emissionen weiter reduzieren. Der Grund dafür liegt darin, dass sie keine Kunststoffrückseite benötigen und keinen Aluminiumrahmen haben.
Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) berichtet, dass diese Module bei der Herstellung 7,5 bis 12,5 Prozent weniger CO₂ verursachen als herkömmliche Module, unabhängig vom Herstellungsort.
Zusätzlich haben Glas-Glas-Module eine längere Lebensdauer und einen geringeren jährlichen Leistungsabfall im Vergleich zu Modulen mit Folie, was ihre CO₂-Bilanz weiter verbessert. Das ISE gibt an, dass ein rahmenloses Glas-Glas-Modul pro erzeugter Kilowattstunde 22 bis 27 Prozent weniger CO₂-Emissionen verursacht als ein Glas-Folien-Modul.
Angenommen, ein chinesisches Rahmenmodul hätte eine CO₂-Emission von 200 g/kWh, dann würde ein äquivalentes Glas-Glas-Modul immer noch etwa 146 bis 156 g CO₂/kWh verursachen, was immer noch mit Kohlekraftwerken vergleichbar ist.
Die Achillesferse der Solarenergie: Warum zuverlässige Backup-Systeme unverzichtbar sind
Das Hauptproblem bei Photovoltaik-Anlagen ist ihre Abhängigkeit von Wetter und Tageszeit. Dies wurde auch von Dr. Christoph Canne, einem Sprecher der Bundesinitiative „Vernunftkraft“, bestätigt. Er erklärte, dass Solarenergie ohne Backup nicht zuverlässig funktioniert.
Zusätzliche Kraftwerke sind erforderlich, um Strom bei Sonnenabschattung und Dunkelheit zu liefern. Dies ist mindestens jede Nacht der Fall. Bei bewölktem Himmel oder anderen Verschattungen erzeugt die Anlage nur noch 10 bis 50 Prozent ihrer maximalen Leistung, abhängig von der Stärke der Verdunkelung.
Canne stellte einen Vergleich an: Angenommen, es wird ein Kernkraftwerk mit einer Leistung von einem Gigawatt installiert, das einen Kapazitätsfaktor von 95 Prozent hat und daher zuverlässig Strom liefern kann. Gleichzeitig werden 2,5 Millionen Solarmodule mit je 400 Watt Leistung installiert, was einem Gigawatt entspricht, jedoch einen Kapazitätsfaktor von bestenfalls 10 Prozent hat.
Die Umweltauswirkungen von Solarenergie im Vergleich zu Kern- und Kohlekraft
Das Kernkraftwerk liefert jährlich 8,3 Terawattstunden (TWh), während der CO₂-Fußabdruck der Kernenergie bei 5,1 bis 6,4 g CO₂/kWh liegt. Dies basiert auf aktuellen Daten der Wirtschaftskommission für Europa (UNECE).
Die 2,5 Millionen PV-Module würden hingegen nur 0,875 TWh pro Jahr liefern und hätten einen schlechteren CO₂-Fußabdruck. Es würden jedoch 7,425 Terawattstunden pro Jahr fehlen, die aus einem Backup-System geliefert werden müssten, das wiederum 600 g CO₂/kWh erzeugt, wenn es sich um Gaskraftwerke handelt.
Canne erklärte: „Unsere Solarkraftlösung erzeugt also durchschnittlich rund 540 g CO₂/kWh, um die 8,3 TWh zu liefern.“ Aufgrund des hohen Anteils von Strom aus Gas beträgt dieser Wert mit chinesischen Modulen nur knapp 560 Gramm CO₂-Äquivalente pro Kilowattstunde. Damit ist Solarenergie in jedem Fall umweltbelastender als moderne Kohlekraftwerke mit CO₂-Abscheidung.
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