Die CO2-Bilanz von Photovoltaik

Photovoltaikanlagen gehören zu den erneuerbaren Energien. Sie benötigen keine fossilen Energieträger zur Energieerzeugung und setzen somit auch kein klimaschädliches CO₂ frei. Doch stimmt das wirklich? Setzt nicht auch die aufwendige Herstellung und Entsorgung einer Photovoltaikanlage Emissionen frei?

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So viel CO2 wird bei der Produktion von Solarstrom frei

Die Emissionen, die bei der Produktion einer Photovoltaikanlage freigesetzt werden, machen etwa 50g CO₂ pro produzierter Kilowattstunde (kWh) Solarstrom aus. 

Durch die Auslagerung der Modulproduktion nach China stiegen die Emissionswerte in den letzten Jahren leicht an. Grund dafür: Chinas Strommix beinhaltet deutlich weniger erneuerbaren Strom als der Strommix Deutschlands. Daher stammt der Strom für die Produktion von Solarmodulen zum Großteil aus Kohlestrom. Langfristig wird sich diese Bilanz allerdings noch deutlich verbessern, denn China investiert seit Jahren massiv in Erneuerbare Energien. Es ist außerdem zu erwarten, dass zukünftig weniger Material für die Modulproduktion benötigt werden wird und dass die Effizienz der Produktion allgemein steigt. Das könnte die CO₂-Emissionen von Photovoltaik dann wieder absenken.  

Photovoltaik im Vergleich mit anderen Energiequellen

Vergleicht man diese Menge mit dem CO₂, das bei der Stromerzeugung aus anderen Energiequellen frei wird, so sind 50g pro Kilowattstunde (kWh) allerdings äußerst gering. Ein Braunkohlekraftwerk emittiert 1.075g CO₂ pro erzeugter kWh und auch die Emissionen eines Steinkohlekraftwerks liegen bei 830g CO₂ pro kWh. Emissionsärmer sind Erdgaskraftwerke mit nur etwa 500g pro kWh. Das ist aber immer noch zehnmal so viel wie durch die Produktion einer Photovoltaikanlage entsteht. Nur Wind- und Wasserkraft sind noch umweltschonender als Photovoltaik. Hier werden nur etwa 18 bzw. 23g CO₂ pro erzeugte Kilowattstunde frei.

Fossile Kraftwerke können ihre Emissionen nur durch Wirkungsgradverbesserungen verringern und diese sind begrenzt. Photovoltaikanlagen werden hingegen umso umweltfreundlicher je mehr Photovoltaik installiert ist. Denn jede Photovoltaikanlage verbessert den weltweiten Strommix und sorgt so insgesamt für eine umweltfreundlichere Produktion. 2021 hatte der deutsche Strommix etwa 420 g CO₂ pro erzeugter kWh. So verbleibt noch ein großes Potenzial um CO₂-Emissionen zu mindern.

Anmerkung: Die Zahlen für die C02 Emissionen stammen aus der Veröffentlichung des Fraunhofer Instituts: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland.

Entstehen bei der Produktion von Photovoltaik noch andere Klimagase außer CO2?

Ja, bei manchen Dünnschichtzellen kommt es auch heute noch vor, dass Stickstofftrifluorid (NF3) zur Reinigung der Beschichtungsanlagen eingesetzt wird. Stickstofftrifluorid ist 17.000 mal klimaschädlicher als Kohlenstoffdioxid. Die Verwendung wird jedoch bereits weltweit stark zurückgefahren und auch nicht alles verwendete Stickstofftrifluorid wird direkt in die Atmosphäre entlassen.

Ebenso entscheidend: der Anlagenertrag

Doch wie klimafreundlich Photovoltaik tatsächlich ist, wird nicht nur durch die Produktionsbedingungen bestimmt. Zwar entstehen während der Betriebszeit einer Photovoltaikanlage keine Emissionen mehr, doch je mehr Strom jedoch durch die Anlage produziert wird, desto weniger CO₂ entfällt durchschnittlich auf jede erzeugte Kilowattstunde.

Der Anlagenertrag ist zu einem großen Teil abhängig vom Standort der Photovoltaikanlage. Eine Anlage in Süddeutschland kann etwa von einer Sonneneinstrahlung von 1300 kWh pro Quadratmeter profitieren, während eine Anlage im Norden im Durchschnitt nur Einstrahlungen von 1100 kWh pro Quadratmeter erhält. Bei einer Anlage in Spanien steigert sich der Ertrag durch die starke Sonneneinstrahlung derart, dass die Emissionen durch eine Photovoltaikanlage hier auf nur 24 Gramm CO₂ pro kWh sinken. Auch die Ausrichtung und der Aufstellwinkel der Module nehmen Einfluss auf den Ertrag. Nicht zuletzt kann auch die Entscheidung für mono- oder polykristalline Module einen Unterschied machen, da monokristalline Module einen höheren Wirkungsgrad haben.

Energy-Payback-Time

Energy-Payback-Time steht für die Zeit, die es dauert, bis eine Photovoltaikanlage so viel Energie produziert hat wie für ihre Herstellung nötig war. Im Prinzip ist die Energy-Payback-Time also nichts anderes als die energetische Amortisationszeit einer Photovoltaikanlage. Die Energy-Payback-Time von Photovoltaik-Dachanlagen beträgt 2021 nach einer neusten Studie des Fraunhofer Instituts in Europa nur noch 1-1,3 Jahre. Bei einer Anlagenlebensdauer von 20-25 Jahren oder mehr bedeutet das, dass eine Anlage 20-25 mal mehr Energie erzeugt, als sie verbraucht hat. Und das CO₂ frei! In Indien wird sogar bereits eine Energy Payback Time von 0,44 Jahren erreicht.

Auch das zeigt noch einmal: die Argumente von Photovoltaikskeptikern können widerlegt werden. Photovoltaik ist ein effektives Instrument zum Klimaschutz!

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