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Es wird heftig darüber diskutiert, wie grün erneuerbare Energien wirklich sind. Je nachdem, welche Informationsquelle Sie wählen, können erneuerbare Energien als alles von Weltrettern bis hin zu Wölfen im Schafspelz gelten.
Windparks können auch als Vogel- und Fledermauskiller bezeichnet werden, die in der Inneren Mongolei, wo die für ihre Turbinenmagnete benötigten Seltenerdmetalle abgebaut werden, Verwüstung anrichten; Wasserkraft kann sich in ein Betonmonster verwandeln, das Flussläufe verändert, Flussökosysteme zerstört und eine beträchtliche Methanquelle erzeugt; ganz zu schweigen von Biomasse, die mit Entwaldung gleichbedeutend sein kann. Und selbst die Solarenergie ist von der Kontroverse betroffen, da viele behaupten, dass die Solarmodule, die heute europäische und amerikanische Dächer schmücken, eine Altlast der toxischen Belastung in chinesischen Dörfern und Ackerland hinterlassen haben. Bei all dieser Kritik, wie kann man eine fundierte Entscheidung darüber treffen, welche Energiequelle man unterstützen möchte? Sind diese erneuerbaren Energien, insbesondere die Solar-Photovoltaik (PV), wirklich besser für die Umwelt als die einfache Verbrennung fossiler Brennstoffe?
Ich habe mir die Aufgabe gestellt, diese letzte Frage zu beantworten und, soweit möglich, jegliche Informationsverzerrung auszuschließen. Das bedeutete, dass ich bei meiner Recherche Zeitungsartikel, die Zeitschrift «The Ecologist», Meinungsberichte und sogar Google ignorieren musste. Ich hielt mich an wissenschaftliche Abhandlungen, um zu versuchen, eine fundierte und dennoch einfache Antwort zu erhalten. Und zu welchen Ergebnissen bin ich gekommen?
Meine erste Feststellung ist, dass bis heute keine Energiequelle 100% grün ist. Selbst wenn eine bestimmte Energieerzeugungsmethode praktisch emissionsfrei ist (wie bei der Solar-PV), gibt es immer einen Punkt im vor- oder nachgelagerten Lebenszyklus, an dem es messbare Emissionsauswirkungen gibt. Daher besteht der Schlüssel zur Beantwortung dieser Frage darin, einzuschätzen, ob wir besser damit fahren, wenn wir uns entscheiden, Energie aus einer PV-Anlage zu nutzen, als wenn wir uns auf andere Energiequellen verlassen. Es gibt einige Methoden, um diesen Vergleich durchzuführen – ich habe drei ausgewählt, die ich hier in drei Teilen vorstellen werde:
Teil I – CO2-Bilanz: die Summe der CO2-Emissionen während des Lebenszyklus einer Energiequelle, von der Gewinnung der Rohstoffe (Wiege) bis zur Entsorgung (Bahre) oder zum Recycling (Wiege).
Teil II – Energierücklaufzeit: die Zeit, die das System benötigt, um die gleiche Menge an Energie zu erzeugen, die es benötigt hat, um produziert, transportiert, installiert und recycelt zu werden.
Teil III – End-of-life-Management (EOLM): d.h. wie man die Komponenten des Systems entsorgt oder recycelt, wenn es veraltet ist, um die Umwelt möglichst wenig zu belasten.
Teil I – CO2-Bilanz
Bei der Messung der CO2-Bilanz einer PV-Anlage ist es wichtig, die direkten und indirekten Auswirkungen über den gesamten Produktlebenszyklus zu berücksichtigen, von der Materialbeschaffung über Herstellung, Transport, Bau, Betrieb, Abbau und Recycling. Dies wird oft dargestellt als die Menge an CO2 und anderer Treibhausgase, die während der Lebensdauer der PV-Anlage ausgestoßen werden, geteilt durch die Anzahl der produzierten Kilowattstunden (kWh).
Was die CO2-Emissionen betrifft, so geben PV-Anlagen zwar keine direkten CO2-Emissionen während des Betriebs in die Luft ab, ihre indirekten Emissionen hängen jedoch hauptsächlich mit der Energie zusammen, die sowohl für die Herstellung als auch für das Recycling benötigt wird. Die meisten Emissionen (~60%) stammen aus der Herstellung des Moduls selbst, ~30% aus seinen Zusatzkomponenten und weitere ~10% aus dem Recyclingprozess.
Andererseits hängt die produzierte Strommenge von der Lebensdauer und dem Umwandlungswirkungsgrad der PV-Anlage, dem Anlagendesign und ihrer Ausrichtung ab sowie der Sonneneinstrahlung an dem Ort, an dem die entsprechende Anlage installiert ist. Sie kann brutto von ca. 800 kWh/m² in Norddeutschland bis zu 2500 kWh/m² im “Sonnengürtel” (d.h. Nordafrika, dem Süden der USA, Mittleren Osten, Australien) reichen.
Wie viel besser ist also die CO2-Bilanz einer PV-Anlage verglichen mit der eines fossil betriebenen Kraftwerks? Die CO2-Bilanz von PV-Anlagen liegt – unter der Annahme eines Standortes in Südeuropa – zwischen 16 und 32 gCO2 äq. pro kWh im Vergleich zu 300 bis 1000 gCO2 äq. pro kWh bei der Produktion aus fossilen Brennstoffen. Mit anderen Worten, eine Solaranlage erzeugt 3 bis 5% der Emissionen einer Kohle- oder Gasanlage, was definitiv nicht perfekt, aber auch nicht gerade eine unerhebliche Einsparung ist. Die geringe CO2-Bilanz einer PV-Anlage wird nur durch Wasserkraft übertroffen, und um fair zu sein, sprechen wir hier von zwei Technologien, die in Bezug auf ihre Ausgereiftheit 200 Jahre auseinander liegen. Es ist schon erstaunlich zu sehen, dass die CO2-Bilanz der PV in den letzten 10 Jahren um ca. 50% gesunken ist, dank Leistungssteigerungen, geringerem Rohstoffverbrauch und Verbesserungen bei den Herstellungsverfahren. Damit ist das Rennen für Solar-PV-Freunde noch nicht verloren!
(Fortsetzung folgt)
Literatur:
Kemp, K.K., Almakhlooq, R. (2016). Photovoltaic: Life Cycle Analysis and End of Life Management for Materials Reuse and Waste Recycling
Alsema, E.A., de Wild-Scholten, M.J., Fthenakis, V.M. (2006) Environmental impacts of PV electricity generation – a critical comparison of energy supply options
de Wild-Scholten, M.J. (2010). Life Cycle Assessment of Photovoltaics: from cradle to cradle