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Immer wieder taucht der Vorwurf auf, mit dem Einsatz von Solarzellen würden Umweltgifte freigesetzt und die Module stellten ein Umweltrisiko dar. Rolf Frischknecht befasst sich seit 25 Jahren mit Ökobilanzen in der Energieerzeugung – seiner Meinung nach führt Solarstrom zu einem deutlich grüneren Strommix.
Immer wieder macht das Gerücht die Runde, dass die Schweiz bei einem flächendeckenden Einsatz von Solarzellen einer starken Kadmiumbelastung ausgesetzt wäre. Was müsste denn passieren, damit dieses Kadmium überhaupt freigesetzt würde?
Es gibt verschiedene Solarzellentechnologien: Neben den kristallinen Siliziumzellen gibt es Dünnschicht-Solarpanels. Bei diesen Panels werden Schwermetalle wie Kadmium oder Indium eingesetzt. Beim Kadmiumtelluridpanel sind zirka 3 bis 4 Gramm Kadmium pro Quadratmeter Panel eingebettet. Dies geschieht allerdings in einer Form, in der das Kadmium nicht löslich ist. Eine Freisetzung des Kadmiums wäre allerdings zum Beispiel in einem Brandfall möglich. Die Panels müssen jedoch international standardisierte Tests erfolgreich bestehen. Und die entsprechenden Anforderungen werden von den hier verkauften Panels erfüllt. In der Schweiz bestehen jedoch etwa 90 Prozent der installierten PV-Module aus kristallinen Zellen. Deren Halbleiter werden aus Silizium hergestellt, das heisst aus Quarzsand.
Diese Module bestehen aber nicht nur aus Siliziumzellen. Sind in ihnen auch Bauteile anzutreffen, welche die Umwelt belasten könnten?
In den Siliziummodulen sind Materialien wie Silber und Kupfer enthalten, die von ihrer Umweltbilanz her nicht unproblematisch sind. Die Gewinnung dieser Metalle ist aufwendig und kann in gewissen Förderregionen zu einer hohen Umweltbelastung führen. Zudem sind in den Wechselrichtern Standardelektronik-Bauteile und damit Materialien enthalten, die auch jeder in seinem Laptop oder Smartphone herumträgt.
Wodurch belasten denn die kristallinen Zellen die Umwelt in erster Linie?
Der aus Umweltsicht wichtigste Schritt ist die Herstellung der Zelle selber, insbesondere das energieintensive Aufkonzentrieren und Reinigen des Siliziums. Rund 60 bis 80 Prozent der Umweltbelastung von Strom aus Solarzellen werden in den Prozessen von der Gewinnung des Quarzsandes bis zum fertigen Panel verursacht. Einen weiteren wichtigen Anteil machen die Unterkonstruktionen der Panels aus. Danach folgen die nachgelagerten Teile einer PV-Anlage, wie Wechselrichter und elektrische Installationen.
Haben Module, die in China fabriziert werden, eine schlechtere Umweltbilanz als in Europa hergestellte?
Aufgrund von Gesprächen mit chinesischen Herstellern gehen wir davon aus, dass die meisten zur Reinigung des Siliziums Strom aus dem lokalen Netz verwenden. Das ist deshalb problematisch, weil in China der Anteil von Kohlestrom am nationalen Mix bei rund 80 Prozent liegt. Dies führt dazu, dass in China hergestellte Module bis zu 70 Prozent höhere Treibhausgasemissionen verursachen als Produkte aus Europa. Bei einem gut ausgerichteten, in der Schweiz montierten PV-Panel sprechen wir je nach Technologie von 50 bis 100 Gramm CO2 und anderen Treibhausgasen pro Kilowattstunde Strom. Von daher ist ein deutlicher Unterschied in der Umweltbilanz oder zumindest in der Klimabilanz festzustellen. Die in der Schweiz verwendeten und oben genannten Umweltkennwerte von Strom aus Photovoltaikanlagen berücksichtigen übrigens den hohen Importanteil von Panels aus chinesischer Produktion.
Man hört auch immer wieder den Vorwurf, dass PV-Module bei ihrer Entsorgung die Umwelt stark belasten. Lassen sich diese Module sinnvoll rezyklieren?
Man kann bereits auf langjährige Erfahrung mit dem Rezyklieren von Dünnschichtmodulen zurückgreifen. Allein in diesem Bereich fallen bereits die für einen kommerziellen Betrieb von Recyclinganlagen erforderlichen Volumina an. Denn PV-Panels gelten als Elektronikschrott wie Smartphones und Laptops. Das bedeutet, dass sie von Gesetzes wegen dem Recycling zugeführt werden müssen. In der Schweiz bezahlt man heute für die fachgerechte Verwertung eine vorgezogene Recyclinggebühr.
Wie sieht es bei den kristallinen Zellen aus?
Man arbeitet daran, Recyclingverfahren für die kristallinen Zellen zu entwickeln. Die meisten dieser Zellen werden aber noch lange in Betrieb sein, und deshalb gelangen heute erst einzelne Chargen und Kleinmengen ins Recycling. Das macht es schwierig, einen kommerziell rentablen Betrieb aufzubauen. Im Moment werden die kristallinen Panels bei Rezyklierern verarbeitet, die auch Autoscheiben (Verbundgläser) verwerten. Der Rahmen wird demontiert, und das Glas sowie weitere Fraktionen werden als Granulat weiterverkauft. Ein geringer Teil wird entsorgt. Das Ziel ist es aber, in Zukunft auch weitere Rohstoffe aus den Panels zurückzugewinnen, insbesondere die Metalle wie Kupfer oder Silber. Sobald die entsprechenden Entsorgungsmengen vorhanden sind, werden sich rasch Firmen anbieten, die diese Aufgabe übernehmen möchten. Unsere Ökobilanzen zum Rezyklieren von ausgedienten Panels zeigen, dass der Aufwand zum Rezyklieren der Panels deutlich geringer ist als der Herstellungsaufwand.
Gilt das auch für das Silizium? Verringert sich da der Energieaufwand durch das Rezyklieren ebenfalls?
Aus Wafern rezykliertes Silizium müsste nach der Rückgewinnung wieder gereinigt werden, was vermutlich wieder fast gleich viel Energie benötigen würde wie die Herstellung von Wafern aus Quarzsand. Bei Panels mit kristallinen Solarzellen ist deshalb aus Umweltsicht die Rückgewinnung der Metalle Aluminium, Kupfer und Silber wichtiger. Silizium gilt überdies nicht als knapper Rohstoff.
Wenn ich mich als Konsument in der Schweiz bei der Installation einer PV-Anlage auf meinem Dach möglichst ökologisch verhalten will, wozu würden Sie mir raten?
Ich würde auf den Wirkungsgrad der Panels achten. Dieser liegt zwischen 15 und gut 20 Prozent. Mit leistungsstarken Panels kann ich also bis zu einem Drittel mehr Ertrag auf derselben Fläche erzielen bei ungefähr gleichem Herstellungsaufwand für den Quadratmeter Panel. Zudem kann es, je nach Situation, sinnvoll sein, die Panels nach Westen oder Osten auszurichten, damit der lokale Energieversorger keine zu grossen Mittagsspitzen auffangen muss. PV-Anlagen, die bei Gebäuden die herkömmliche Fassade ersetzen, werden ebenfalls vermehrt eingesetzt. Denn mit diesen gebäudeintegrierten Anlagen kann ich die Aufwendungen für eine konventionelle Fassadenverkleidung einsparen. Immer mehr Stromversorger denken auch über Solaranlagen mit Batteriespeicher nach. Dabei gilt es allerdings, die Umweltbilanz im Auge zu behalten, da die Batterieherstellung ziemlich ressourcenintensiv ist.