Graue Energie: Produktion von Solarzellen

17/12/2018

Wie entstehen eigentlich Solarmodule – und wie ist das Verhältnis von eingesetzter zu umgewandelter Energie? Berechnungen zeigen: Neue Modelle liefern deutlich mehr Strom, als für die Herstellung benötigt wird. So amortisiert sich eine Anlage schon nach wenigen Jahren.

Graue Energie – was ist das?

PV-Anlagen wandeln Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Dabei entstehen keine Emissionen wie Abgase bei Verbrennungskraftwerken. Die Gewinnung von Elektrizität ist also völlig umweltschonend. Doch immer wieder ist zu hören, dass der Energieeinsatz vor der Inbetriebnahme die Ökobilanz von Solaranlagen aufhebt. Stimmt das? Eindeutig nicht!

Richtig ist, dass zur Produktion von Solarmodulen Energie eingesetzt wird. Je nach Bauteil handelt es sich dabei um Strom (zum Beispiel für die Gewinnung von Aluminium) oder fossile Brennstoffe (meist beim Schmelzen von Glas). Anhand der Beispiele erklärt sich auch, wofür der Energieeinsatz nötig ist: um die einzelnen Komponenten herzustellen.

Solarmodule – so viel Energie wird eingesetzt

Ein detaillierter Blick auf die Module zeigt, dass diese überwiegend aus Glas und Metallen bestehen. Ersteres macht etwa drei Viertel des Gesamtgewichts aus. Es wird, wenn nicht aus Recycling-Abfällen, aus Quarzsand gewonnen. Wegen der hohen Schmelztemperatur des Materials muss hier Energie aufgewendet werden. Ein weiterer wichtiger Rohstoff ist Aluminium, denn die tragende Rahmenkonstruktion ist aus dem leichten Metall gefertigt. Auch hier wird der Rohstoff zunächst geschmolzen und dann mittels Elektrolyse der Reinstoff abgeschieden. Weitere Komponenten der Solarmodule sind Polymere, Kupfer und reines Silizium. Letzteres ist der Grundstoff für die Halbleiter-Zellen, an denen die Umwandlung von Licht zu Strom stattfindet.

Nicht zuletzt werden für Montage, Transport und die spätere Entsorgung weitere Energieäquivalente gebraucht. Die Gesamtheit der dafür eingesetzten Energie wird als graue Energie bezeichnet. Eine Berechnung der E2 Management Consulting AG in Zürich beziffert diese für ein PV-Modul aus europäischer Fertigung mit 887 kWh pro Quadratmeter.

...und so viel mehr wird nutzbar gemacht

Sobald die Module auf dem Dach oder einem Anbau installiert sind, beginnt der für die Umwelt positive Aspekt der emissionsfreien Stromerzeugung. Wie viel Energie dabei tatsächlich umgewandelt wird, hängt von der Anzahl der Sonnenstunden und der Ausrichtung der Anlage ab. Im Mittelland werden jährlich pro Quadratmeter 185 kWh Strom erzeugt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass für die Nutzung einer entsprechenden Menge Strom aus fossilen Trägern mehr Energieäquivalente umgesetzt werden müssen (Grund sind vor allem Wärmeverluste). Das Paul Scherrer-Institut nennt den Wert der 3,1-fachen Menge.

Ausgehend von diesen Werten, amortisiert sich eine moderne PV-Anlage bereits nach 18 Monaten. Im gesamten Betriebszyklus übersteigt die gewonnene Strommenge die graue Energie um das 14- bis 20-fache.

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