Klimaschutz / Energie / Windenergie / Atomkraftwerke? / Sonnenenergie / Photovoltaik: Solarzellen-Ökobilanz

Ökobilanz – LebenszyklusAnalyse ?


„Eine Lebenszyklusanalyse (auch bekannt als Umweltbilanz, Ökobilanz oder englisch life cycle assessment bzw. LCA) ist eine systematische Analyse der Umweltwirkungen und der Energiebilanz von Produkten während des gesamten Lebensweges. Vor jeder Analyse werden die Systemgrenzen (z. B.: „from cradle to grave“‚ “ cradle to gate“) festgelegt, denn je nach Produkt und Ziel der Analyse sind unterschiedliche Grenzen sinnvoll.[1]
Zur Lebenszyklusanalyse gehören sämtliche Umweltwirkungen während der Produktion, der Nutzungsphase und der Entsorgung des Produktes sowie die damit verbundenen vor- und nachgeschalteten Prozesse (z. B. Herstellung der Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe). Zu den Umweltwirkungen werden sämtliche umweltrelevanten Entnahmen aus der Umwelt (z. B. Erze, Rohöl) sowie die Emissionen in die Umwelt (z. B. Abfälle, Kohlendioxidemissionen) gezählt. Der Begriff der Bilanz wird bei der Ökobilanz im Sinne von einer Gegenüberstellung verwendet.“ (wikipedia.org)

 

Umweltbundesamt:


„Photovoltaik
Strom aus Photovoltaikanlagen – so funktioniert es:
Bei der Photovoltaik (PV) kommen hauptsächlich mono- und polykristalline Solarzellen zum Einsatz. Dünnschichtzellen auf der Basis von Silizium oder anderen Halbleitermaterialien, wie zum Beispiel Cadmium-Tellurid, haben einen sehr geringen Marktanteil. Solarzellen bestehen aus einem Halbleitermaterial, das unter dem Einfluss von Sonnenlicht Elektronen in Bewegung setzt und damit Strom erzeugt. Dieser Gleichstrom wird über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt.“
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Ökobilanzielle Betrachtung:
Photovoltaikanlagen amortisieren sich in Deutschland nach ein bis zwei Jahren energetisch – nach dieser Zeit hat die Anlage so viel Energie produziert wie für Herstellung, Betrieb und Entsorgung aufgewendet werden müssen. Konventionelle Energieerzeugungsanlagen mit fossilen Brennstoffen wie Kohle oder Erdgas amortisieren sich demgegenüber nie energetisch, denn es muss im Betrieb immer mehr Energie in Form von Brennstoffen eingesetzt werden, als man an Nutzenergie erhält.“
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(ausführlich: UmweltBundesamt / Klima Energie / Erneuerbare Energien / Photovoltaik)

Ganz ausführlich: Abschlussbericht – Aktualisierung und Bewertung der Ökobilanzen von Windenergie- und Photovoltaikanlagen unter Berücksichtigung aktueller Technologieentwicklungen im Auftrag des UmweltBundesamtes vom 16.05.2021)

Dazu auch:

energiezukunft – Das Portal für Erneuerbare Energien und die bürgernahe Energiewende


„27.05.2021 – Auf knapp 400 Seiten hat das Umweltbundesamt aktualisierte Ökobilanzen für Windenergie- und Photovoltaikanlagen vorgelegt. [siehe: Abschlussbericht] Die Ergebnisse zeigen, dass selbst im ungünstigsten Fall die entstehenden Treibhauspotenziale pro erzeugter Kilowattstunde Wind- und Photovoltaikstrom um ein Vielfaches unter denen konventioneller Stromerzeugungsarten liegen.
Die Experten sprechen nicht von Emissionen, sondern von Umweltwirkungen. Das ist auch richtig, denn bei der Herstellung, dem Betrieb und dem Recycling von Windkraft- und Photovoltaikanlagen entstehen nicht nur CO2-Emissionen, sondern es gilt, vielfältige Wirkungen auf die Umwelt im Blick zu behalten. Die Ermittlung und Bewertung ausgewählter Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus moderner Windkraft- und Solaranlagen war das Ziel der Analyse.“
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Für eine Anlage mit monokristallinen Modulen an einem Standort in Deutschland ergibt sich ein Treibhauspotenzial von 43 bis 63 g CO2-Äquivalenten pro erzeugter Kilowattstunde Strom. Der Wert für eine Anlage mit multikristallinen Modulen liegt bei 36 bis 47 g. Dünnschichtmodule, deren Marktanteil aber nur bei etwa fünf Prozent liegt, erreichen noch niedrigere Werte. Zum Vergleich: Die Werte für konventionelle fossile Stromerzeugungsarten liegen für Erdgas bei 490 g CO2-Äquivalenten/kwh, bei der Braunkohleverstromung bei circa 1.140 g.“
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(energiezukunft: Aktuelle Ökobilanzen von Wind- und Sloarstrom durch das UmweltBundesamt)

 

Frauenhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT


Ökobilanz: Was beim Recycling ausgedienter Solarzellen zu beachten ist
Mit steigenden Investitionen in Photovoltaik-Anlagen wächst auch die Zahl der stillgelegten Solarmodule und somit der Materialien, die entsorgt werden müssen: 2016 sind weltweit 45 Tausend Tonnen Photovoltaik-Abfall angefallen, 2050 sollen es 60 Mio. Tonnen sein. Dieser Abfall enthält sowohl Materialien wie Aluminium, Kupfer und Glas, die bereits heute recycelt werden, als auch weitere Wertstoffe wie Silber, Indium, Gallium oder Tellurium, die derzeit noch nicht rückgewonnen werden. Zudem enthält der Müll gefährliche Substanzen wie Cadmium, Arsen, Blei, Antimon und Fluorpolymere. Eine unsachgemäße Beseitigung dieser Stoffe gilt es zu vermeiden. Auf der einen Seite, um Umweltschäden vorzubeugen; auf der anderen Seite, um Ressourcenverluste zu vermeiden.“
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(UMSICHT.frauenhofer.de/entsorgung-photovoltaik-backsheets)

 

Ingeniuer.de


Chinesische Solarzellen haben eine verheerende Umweltbilanz (von Detlef Stoller, Diplom-Photoingenieur, 10.06.2014)

„Laut einer jetzt [2014] veröffentlichten Untersuchung der Northwestern University im US-Bundesstaat Illinois in Zusammenarbeit mit dem US Department of Energy Argonne National Laboratory sind die Umweltauswirkungen bei der Herstellung von Sonnenkollektoren in China etwa doppelt so hoch wie in Europa.
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„„In China haben wir eine Vielzahl von Photovoltaikherstellern, die auch von der Regierung unterstützt werden. Aber ein hoher Anteil der Umweltverschmutzung stammt auch davon“, kritisiert Huang Xianjin von der Nanjing University. Der Hauptgrund für die schlechte Umweltbilanz chinesischer Solarmodule liegt in den geringen Umwelt- und Effizienzstandards und der überwiegenden Erzeugung des Stroms aus Kohle. „Es braucht eine Menge Energie, um Silizium zu gewinnen. Und China nutzt Energie aus schmutzigen und weniger effektiven Energiequellen, als das in Europa der Fall ist“, sagt der Co-Autor der Studie und Argonne-Forscher Seth Darling.“
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„Am Beginn der solaren Wertschöpfungskette steht die Siliziumgewinnung. Der Halbleiter wird mithilfe von Schmelz, Reinigungs- und Destillationsprozessen bei hohen Temperaturen aus Quarz hergestellt. „Die hierfür nötige Energie spielt eine Solaranlage erst nach einem dreiviertel Jahr wieder ein“, erklärt Mariska de Wild-Scholten von der niederländischen Firma SmartGreenScans. Das Unternehmen ist auf die Lebenszyklusanalyse von Photovoltaiktechnik spezialisiert.
Auch die Wafer- und Zellenfertigung ist alles andere als umweltfreundlich. Zur Wafer-Reinigung nutzen Hersteller Säuren und Laugen. Zur elektrischen Ausrichtung bringen sie Phosphor und Bor in die Zellen ein. Alle diese Chemikalien finden sich später in den Abwässern der Fabriken wieder.
(Detlef Stoller, INGENIUER.de)

 

solarenergie.de


Im grünen Bereich: Ökobilanz bei Photovoltaik

Während des Betriebs stoßen Photovoltaikanlagen weder CO₂ noch andere schädliche Treibhausgase aus. Deshalb gelten sie als besonders klimafreundlich. Aber um wirklich beurteilen zu können, welchen Beitrag die Solarenergie zum Klima- und Umweltschutz leistet, muss man den gesamten Lebenszyklus der Anlagen betrachten. Erst daraus ergibt sich eine aussagekräftige Ökobilanz der Photovoltaik (PV).“

Inhalt:

  • Was versteht man eigentlich unter Ökobilanz
    • Lebenszyklus von Photovoltaikanlagen
  • Energiebilanz einer Photovoltaikanlage
    • Energetische Amortisation bei der Pholovoltaik
    • Der Erntefaktor von Solarstromanlagen
  • CO2-Emissionen der Photovoltaikkkk
  • Sind Solarzellen umweltfreundlich?

(solarenergie.de: Ökobilanz bei Photovoltaik)