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Wie nachhaltig ist Photovoltaik?

Deutschland substituiert kontinuierlich die Wärme- und Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern durch erneuerbare Energiequellen. Bürger und auch die Politik sind sich der Notwendigkeit der Energiewende bewusst, wenngleich die praktische Umsetzung und Kostenverteilung von mannigfaltigem Dissens bestimmt ist. Gerade bei der Photovoltaik herrscht Uneinigkeit, ob ihr geförderter Ausbau nachhaltig zur Energiewende beiträgt. Gerade die Beantwortung dieser Frage ist von besonderer Wichtigkeit, da sie die Akzeptanz der Photovoltaik erheblich beeinflusst. Wir haben uns daher umgeschaut, was eine nachhaltige Produktion von Solarmodulen wirklich ausmacht.

Wie nachhaltig ist Photovoltaik?  - hier: Alte Photovoltaik-Module vor dem Recycling (Foto: PV CYCLE)

Wie nachhaltig ist Photovoltaik? - hier: Alte Photovoltaik-Module vor dem Recycling (Foto: PV CYCLE)

Übersicht über Nachhaltigkeitskriterien

Die Frage der Nachhaltigkeit der Photovoltaik adressiert vor Allem die Herstellung und die spätere Entsorgung der Photovoltaikmodule. Gerade die Art und Weise der Produktion von PV-Modulen ist jedoch immer weniger von deutschen Standards abhängig, sondern wird mittlerweile zum großen Teil in China entschieden. Wie nachhaltig die Produktion von Solarzellen ist, wird dabei unter anderem von der Energierückzahlzeit und dem Erntefaktor, den Materialkosten und der Materialverfügbarkeit sowie dem Recycling der Module bestimmt.

Energierückzahlzeit und Erntefaktor

Der Faktor Energierückzahlzeit beschreibt, in welchem Umfang die bei der Produktion und dem Aufbau der PV-Anlage eingesetzte Energie wieder gewonnen werden kann. Wird die Lebensdauer der Anlage mit eingerechnet, ergibt sich der Erntefaktor. Dieser beschreibt das Verhältnis von erzeugter Energie zu aufgewandter Energie. Im Gegensatz zur Energierückzahlzeit sollte dieser möglichst groß sein. Aktuell spielen die Photovoltaikmodule aus kristallinem Silizium die investierte Energie für die Produktion in Deutschland spätestens nach 6 Jahren wieder ein. Neuere Entwicklungen reduzieren diese Zeit auf 3 Jahre. In sonnenreichen Gegenden im Süden Europas ist dieses Verhältnis noch wesentlich günstiger. Dünnschichtsolarzellen erreichen aufgrund des geringen Materialeinsatzes eine kürzere Rückzahlzeit.

Materialkosten und Materialverfügbarkeit

Ob sich der langfristige Umstieg auf Photovoltaik lohnt, hängt auch von den zukünftigen Materialkosten und der langfristigen Materialverfügbarkeit ab. Bisher basiert die Solarzellen-Produktion (noch) zum größten Teil auf Silizium. Dabei ist jedoch offen, ob mit dieser Technologie auch die angestrebten Kostenziele im Wettbewerb mit anderen Energieerzeugern erreicht werden können. Im Vergleich zur Silizium-Technologie ist weist die Dünnschichttechnologie einen geringeren Materialverbrauch auf. Dünnschichtmodule reichen vom Wirkungsgrad und der Zuverlässigkeit jedoch noch nicht an Silizium-Solarzellen heran. Durch Lern- und Rationalisierungseffekte prognostizieren Experten eine zukünftige Kostenreduktion auf bis zu 30% der heutigen Photovoltaikanlagen-Kosten. Die grundsätzliche Materialverfügbarkeit ist von einer eher untergeordneten Bedeutung, wenngleich aus betriebwirtschaftlicher Kostensicht die Materialverfügbarkeit entsprechend der Nachfragesituation immer wichtiger wird.

Recycling der Module

Obwohl Photovoltaikmodule verschleißfrei arbeiten, ist doch ihre Lebensdauer wegen der Belastungen unter unterschiedlichen Witterungsbedingungen begrenzt. Heutige Photovoltaikmodule erreichen jedoch bereits eine durchschnittliche Lebensdauer von 25 Jahren. Neben der Verlängerung der Lebensdauer (Erntefaktor) ist natürlich auch das Recycling bestimmend für die Nachhaltigkeit von Photovoltaikmodulen. Insbesondere steht dabei die Wiederverwertung eingesetzter Ressourcen als auch die energieminimale Gestaltung des gesamten Recycling-Konzepts im Vordergrund. Mit heutiger Technologie lassen sich bereits Produktionsabfälle, komplette ausgediente als auch gebrochene Module wiederaufbereiten und dabei Recyclingraten von über 95% erzielen. Um alte Module optimal aufzubereiten, wird jedoch ein flächendeckendes Recycling-System notwendig, das mit der Gründung des Verbands PV CYCLE auf EU-Ebene bereits initiiert wurde.

Nachhaltigkeit und Akzeptanz

Das dynamische Wachstum des Photovoltaikmarkts und insbesondere die Förderung der Photovoltaik-Technologie sowie die daraus entstehende Kostenbelastung für die Gesellschaft macht die Nachhaltigkeit zu einem entscheidenden Kriterium für die Akzeptanz des weiteren Photovoltaik-Ausbaus. Da es noch erheblicher Forschungsanstrengungen bedarf, um die Photovoltaik zu einer in allen Anwendungsbereichen wirtschaftlichen Energiequelle zu entwickeln, fordert Klaus Euler, Gründungsmitglied der EthikBank, mehr Transparenz: "Heute ist kaum nachvollziehbar, unter welchen sozialen und ökologischen Bedingungen eine Anlage hergestellt wird. Das ist aber die erste Frage, die sich verantwortungsbewusste Verbraucher stellen", so Klaus Euler. Die Akzeptanz für den weiteren Ausbau der Photovoltaik ist daher nicht nur eine Frage der technischen Weiterentwicklung der PV-Technologie, sondern auch eine Aufgabe der Politik, den Stand der Nachhaltigkeit und deren Entwicklung stärker zu kommunizieren.

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"Wie nachhaltig ist Photovoltaik?" wurde am 07.10.2012 verfasst