Wie nachhaltig ist Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage?


Photovoltaikanlagen produzieren kostengünstigen und vor allem emissionsfreien Solarstrom. Damit ist Photovoltaik – neben Windkraft – unsere wichtigste Form nachhaltiger Energiegewinnung. Doch wie gut ist die Ökobilanz von Strom aus Sonnenenergie wirklich? Und was passiert mit PV-Modulen am Ende ihrer 30-jährigen Lebenszeit? Hier erfahren Sie es.

Haus mit Photovoltaik und Solarthermie auf dem Dach mit Blüten im Vordergrund

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Die Ökobilanz von Photovoltaik

Im Zusammenhang mit der Energiewende wird immer wieder über die Ökobilanz verschiedener Energieträger diskutiert. Diese wird der Einfachheit und Vergleichbarkeit halber meist über den Ausstoß von CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde erzeugter Energie (kurz CO₂/kWh) gemessen. In manchen Fällen kommt auch die Maßeinheit CO₂e zum Einsatz, bei der alle Treibhausgasemissionen zusammengefasst und in CO₂-Äquivalente umgerechnet werden.

Die Ökobilanz von Photovoltaik muss dabei aus zweierlei Perspektiven betrachtet werden. Die Produktion von Solarstrom ist vollkommen emissionsfrei, denn der photoelektrische Effekt, mit dem Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt wird, läuft zu 100 % mit Sonnenenergie und somit völlig emissionsfrei ab. Damit liegt die Ökobilanz von Photovoltaik  – zumindest in der Theorie – bei null Gramm CO₂/kWh.

In der Praxis ist Strom aus Sonnenenergie allerdings (noch) nicht völlig emissionsfrei. Das liegt vor allem daran, dass bei der Produktion sowie beim Transport von Solarmodulen nach wie vor CO₂ freigesetzt wird. In China, wo ein Großteil der weltweit verwendeten Solarmodule hergestellt wird, besteht der Strommix nämlich gerade einmal zu ca. 25 % aus Erneuerbaren Energien; fast 70 % stammen hingegen aus Kohle und Gas (Stand 2020). Dadurch ergibt sich für Photovoltaik eine praktische Ökobilanz von ca. 50 Gramm CO₂ pro Kilowattstunde Solarstrom. 

CO2-Ausstoß von Energiequellen in Gramm pro kWh

Ein Blick in die Zukunft: Sollte bei der Produktion von Solarmodulen künftig nur noch Strom aus erneuerbaren Quellen zum Einsatz kommen, würde sich auch die praktische Ökobilanz von Photovoltaik auf beinahe null Gramm CO₂ reduzieren. Das würde Photovoltaik schlagartig zur weltweit umweltfreundlichsten Form der Energiegewinnung machen.

Energy Payback Time und Erntefaktor

Zwei wichtige Kennzahlen zur Energieproduktion von Photovoltaik sind der sogenannte Erntefaktor und die Energy Payback Time, kurz EPBT.

Der Erntefaktor, auch EROI Wert (EROI = Energy Return on Energy Invested) genannt, beschreibt dabei das Verhältnis zwischen der bei der Produktion investierten und der durch den Betrieb erwirtschafteten Energie einer PV-Anlage. Soll heißen: Bei einem EROI Wert von 1 produziert eine PV-Anlage über ihre Lebenszeit hinweg genau die Menge Energie, die vorab für ihre Produktion aufgewandt wurde. Bei einem Erntefaktor von 2 produziert sie folglich doppelt so viel Energie, bei 3 das dreifache, und so weiter. Bei Photovoltaik liegt der Erntefaktor allerdings weder bei eins noch bei zwei, sondern viel mehr bei 10 bis 15. Eine Studie des Fraunhofer Instituts geht sogar von einem EROI Wert von fast 20 für Photovoltaik in Deutschland aus.

Ein weiterer Wert, der unmittelbar auf dem Erntefaktor in Zusammenhang steht, ist die Energy Payback Time. Diese gibt an, wie lange eine Photovoltaikanlage braucht, um mehr Energie zu erzeugen, als bei ihrer Herstellung eingesetzt wurde. Die Energy Payback Time wird im deutschsprachigen Raum deshalb auch als energetische Amortisationszeit bezeichnet. Moderne und marktübliche monokristalline PV-Module kommen in Deutschland derzeit auf eine EPBT von 1,3 bis 2,1 Jahren – und das bei einer Laufzeit von 25 Jahre oder mehr (Fraunhofer ISE). Mit anderen Worten: Wenn Sie sich noch dieses Jahr in eine eigene PV-Anlage investieren, hat sich diese bereits im Jahr 2024 energetisch amortisiert. Das macht Photovoltaik allemal zu einer nachhaltigen Investition.

Die Ökobilanz eines Stromspeichers – der ESOI

Heutzutage werden PV-Anlage immer häufiger in Kombination mit einem passenden Solarstromspeicher verbaut. Damit können Hausbesitzer*innen bis zu 80 % ihres Solarstroms selbst verbrauchen und so die Ökobilanz ihrer Photovoltaikanlage noch weiter verbessern. Analog zum EROI Wert wurde für die Effizienz solcher Stromspeicher deshalb der ESOI Wert (ESOI = Energy Stored on Energy Invested) eingeführt. Dieser gibt an, wie groß das Verhältnis von gespeicherter zu eingesetzter Energie bei einem Stromspeicher ist. Moderne Speichermodelle erreichen dabei einen ESOI Wert von 15 bis 20; sie speichern also bis zu 20-mal so viel Energie, wie für ihre Produktion aufgewandt wurde.

Recycling von Photovoltaikmodulen

Neben den geringen CO₂-Emissionen und der schnellen energetischen Amortisation gibt es noch einen weiteren Punkt, der sich positiv auf die Ökobilanz von Photovoltaik auswirkt: Die hohe Recyclingquote der Solarmodule. Nach Ende ihrer Lebenszeit lassen sich die eingesetzten Materialien nämlich zu fast 95 % wiederverwenden und beispielsweise direkt in neue, wieder funktionsfähige Solarmodule verbauen.

Zudem sind die Produzenten von Solarmodulen seit 2012 durch die WEEE-Richtlinie (Waste of Electrical and Electronic Equipment) per Gesetz dazu verpflichtet, ausrangierte Module zurückzunehmen und zu entsorgen. So müssen sich Hausbesitzer*innen keinerlei Sorgen mehr machen, nach 25 oder 30 Jahre auf alten und nicht mehr funktionstüchtigen Solarmodulen sitzen zu bleiben.

Daraus bestehen Solarmodule und Stromspeicher: Silizium, Lithium und Co.

In Solarmodulen und Stromspeichern sind verschiedenste Stoffe verbaut, von denen die meisten umweltverträglich und in großen Mengen verfügbar sind. Kristalline Solarmodule beispielsweise bestehen größtenteils aus Silizium, einem Element, welches auf der ganzen Welt in großen Mengen vorkommt und bedenkenlos abgebaut werden kann. Andere Stoffe wie Cadmium oder Blei, die einen kleinen Teil des gesamten Solarmoduls ausmachen, sind im Betrieb ebenfalls unbedenklich. Hier muss lediglich darauf geachtet werden, dass die spätere Entsorgung der Module wirklich fachgerecht vonstattengeht. Genau das regelt die seit 2021 gültige Verordnung für Elektro- und Elektronik-Altgeräte.

Etwas anders sieht es bei Lithium, dem wichtigsten Rohstoff bei der Produktion von Stromspeichern, aus. Dieses Leichtmetall ist nur in wenigen Teilen der Erde (Chile, Bolivien, Brasilien) verfügbar und wird dort unter nicht immer ökologischen Bedingungen abgebaut. Dabei steht vor allem die Auswirkung auf den Grundwasserspiegel und auf die örtliche Wasserversorgung immer wieder in der Kritik. Umso wichtiger ist es, dass auch ausrangierte Stromspeicher möglichst vollständig recycelt werden. Das würde sowohl die Ökobilanz als auch den ESOI Wert dieser Geräte weiter verbessern.

Solarstrom ist umweltfreundlich und kostengünstig

Solaranlagen sind umweltfreundlich und produzieren – einmal installiert – völlig emissionsfreie Energie. Zudem amortisieren sie sich energetisch schon nach ungefähr zwei Jahren im Betrieb. Danach produzieren sie für meist noch mehr als 20 Jahre zuverlässig und unermüdlich Energie für Sie und Ihren Haushalt – oftmals sogar 20-mal so viel, wie ursprünglich zur Produktion Ihrer Photovoltaikanlage benötigt wurde. All das sorgt dafür, dass Photovoltaik eine mehr als nur gute Ökobilanz aufweisen kann.

Aber damit nicht genug: Solarstrom vom eigenen Dach ist nämlich nicht nur besonders umweltfreundlich, sondern auch deutlich kostengünstiger als Strom aus dem öffentlichen Netz. Das liegt daran, dass Sie bei Solarstrom aus Eigenproduktion Stromgestehungskosten von gerade einmal 8 bis 11 Cent pro Kilowattstunde haben. Strom aus dem öffentlich Netz kostet hingegen knapp 35 Cent oder mehr pro kWh (Stand: Mai 2022). Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt kann dank eigener PV-Anlage also nicht nur deutlich nachhaltiger leben, sondern auch bis zu 1.000 € Stromkosten pro Jahr sparen. Eine echte Win-win-Situation – für Sie und für die Umwelt.

Mit eigener Photovoltaikanlage das Klima schützen

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