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UMWELT JOURNAL 2020-5

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Themen dieser Ausgabe sind: Energiebilanz von Photovoltaikanlagen - POLLUTEC 2020 online - Recy & DepoTech 2020 online - Regenabfluss von Verkehrsflächen - 15. CSR-Tag Nachbericht - Staatspreis Unternehmensqualität - Nachhaltige Immobilien - Brennstoffzelle wird noch Zeit brauchen - ARA fürchtet um kleine Betriebe - EsKorte: Sensorgestützte Stoffstromüberwachung für Kunststoffabfälle - Seminare, Prüfungen, Ausbildungen - Bibliothek

UMWELTjournal 5/2020 | S6 Wieviel Energie benötigt die Herstellung einer Photovoltaik-Anlage wirklich? Böse Zungen behaupten, dass eine Photovoltaik-Anlage mehr Energie bei ihrer Herstellung braucht als sie jemals im Betrieb einsparen kann. Das stimmt allerdings bei weitem nicht, zeigen Berechnungen. Text: VOLKER QUASCHNING VOLKER QUASCHNING ENERGIEXPERTE HTW BERLIN H artnäckig hält sich das Gerücht, dass Photovoltaikanlagen während ihrer Lebensdauer nicht einmal die Energie einspielen, die für ihre Herstellung benötigt wird. Dabei erzeugt eine Solaranlage ein Vielfaches der Energie, die für ihre Herstellung aufgewendet wird (Fraunhofer ISE 2020; Koppelaar 2016; Leccisi et al. 2016). Welche Unsicherheiten bei der Bewertung der energetischen Amortisationszeit existieren und welche Werte realistisch sind, wird hier thematisiert. Den entscheidenden Marktanteil, mit 95 %, hat die kristalline Silizium-Photovoltaik (Fraunhofer ISE 2020), wobei hier zwischen monokristallinem und multikristallinem Silizium unterschieden wird. Obwohl monokristalline Photovoltaikmodule durch einen allgemein besseren Wirkungsgrad mehr Strom generieren, sinkt die positive Umweltbilanz durch die energieintensivere Produktion etwas unter die von multikristallinen Modulen (Guofu et al. 2016). Verschiedene Faktoren maßgeblich Der kumulierte Energieaufwand gibt an, wie viel Primärenergie für die Herstellung, Nutzung und Beseitigung einer Anlage anfällt. Generell hängt der Wert von dem verwendeten Zellenmaterial, der Effizienz der Module und der Installationsart ab. Einzelne Untersuchungen unterscheiden sich vor allem durch ihr Analyseverfahren und die Systemgrenzen. Außerdem ist das Alter der Erhebung von Bedeutung. Es entstehen mitunter große Varianzen in den Ergebnissen (Palmer und Floyd 2017).

Eine häufig zitierte Quelle, auf die sich auch das Fraunhofer ISE 2020 bezieht, erfasst jeweils zwei Fälle und umfasst sowohl kristalline, als auch Dünnschicht-Photovoltaik (Quelle: Wild-Scholten 2013), siehe Grafik oben. Eine Studie, die sich der Vergleichbarkeit der Lebenszyklusanalysen von Photovolatik widmet (Tannous, Bessous et al. 2019) zeigt, dass durch Anpassung älterer Untersuchungen unter Berücksichtigung aktueller Verfahrensweisen, der kumulierte Energieaufwand bereits signifikant sinkt (damit ergibt sich eine positivere Umweltbilanz). Durch verbesserte Energieeffizienz beim Siliziumschmelzen, verbesserte Effizienz der Zellen und immer geringeren Rohstoffeinsatz sinkt der Energieeinsatz pro Kilowattpeak (kWp) PV-Anlage stetig. So hat sich der Materialbedarf an Silizium beispielsweise von über 16 g/Wp im Jahr 2004 auf unter 4 g/Wp im Jahr 2018 reduziert (Fraunhofer ISE 2020). Die energetische Amortisationszeit (engl. Energy-Payback-Time, EPBT) gibt an, in welcher Zeit die Anlage die Energie eingebracht hat, die für die Herstellung benötigt wurde. Zwei Punkte sind besonders zu beachten: - Der Ertrag (jährlich generierter Strom/kWp) richtet sich nach der Jahressumme der Einstrahlung und ist im wesentlichen standortspezifisch. - Um den Stromertrag einer PV Anlage sinnvoll mit dem Energieaufwand der PV Anlage (meist angegeben als Primärenergie) zu vergleichen, wird der Strom in ein Primärenergieäquivalent umgerechnet, bzw. der Primärenergieaufwand in ein Stromäquivalent, hierbei bedarf es eines Netzwirkungsgradfaktors, der in seiner Varianz zu weiteren Unterschieden im Ergebnis führt. Der Erntefaktor gibt an, wie oft eine regenerative Stromerzeugungs-Anlage in ihrer Lebenszeit (PV ~25 bis 30 Jahre) den kumulierten Energieaufwand wieder abgibt, beziehungsweise an anderer Stelle wieder einspart. Die untenstehende Tabelle enthält verschiedene Werte für die Amortisationszeit und die sich ergebenen Erntefaktoren (berechneter Wert für 25 Jahre Lebensdauer). Die einzelnen Studien setzen unterschiedliche Werte für den kumulierten Energieaufwand, unterschiedliche Standorte (unterschiedliche Globalstrahlung) und unterschiedliche Wirkungsgradfaktoren an. Des Weiteren ist zwischen monokristalliner (s-Si) und multikristalliner (m-Si) Silizium PV zu unterscheiden.

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