Für die Anschaffung einer Photovoltaikanlage sprechen viele Faktoren. Natürlich liefern die aktuellen Strompreise ein hartnäckiges Argument, um auf die eigene Solarenergie zu vertrauen. Doch auch der Aspekt des Umweltschutzes ist eine starke Argumentation vieler PV-Befürworter. Aber stimmt das denn überhaupt? Wie ist es wirklich um die Ökobilanz von Photovoltaikanlagen bestellt? Wir haben die Antwort.
Was ist CO2 eigentlich?
Bevor wir uns ansehen, wie stark wir dem CO2-Ausstoß mit unserer PV-Power auf die Pelle rücken können, wollen wir klären, was CO2 überhaupt ist und wieso es so gefährlich ist.
CO2 ist der chemische Begriff für das Gas Kohlenstoffdioxid. Das kommt ganz natürlich auf der Erde vor, in den Ozeanen, in der Erdkruste und natürlich auch in der Luft, die wir atmen – aber eben in einem begrenzten Maße. Zwischen der Atmosphäre und den Meeren, Böden und Lebewesen besteht ein stetiger Austausch von CO2. Es gibt in diesem Kohlenstoffzyklus ein Gleichgewicht zwischen gelöstem und gebundenem Kohlenstoffdioxid.
Diese Balance wird jedoch zunehmend gestört und es gelangt immer mehr CO2 in die Erdatmosphäre – pro Jahr werden durch den Menschen 36 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid freigesetzt. Das geschieht durch Prozesse in der Energiegewinnung, Industrie, Transport etc. Diese Imbalance hat zwei fatale Folgen. Einerseits übersäuern die Meere durch den hohen CO2-Gehalt.
Andererseits sorgt das Gas dafür, dass die Erde sich immer weiter aufheizt – der Treibhauseffekt stellt sich ein. Grund dafür ist die Tatsache, dass CO2 zwar Licht, aber keine Wärme hindurch lässt. Die Wärme kann durch die CO2 Schicht nicht entweichen und staut sich auf der Erde. Und genau darum ist ein hoher Gehalt an Kohlenstoffdioxid so problematisch.
Wie viel CO2 spart eine PV-Anlage?
Eine Photovoltaikanlage verursacht im Betrieb keine Emissionen, sie läuft also CO2-neutral. Für viele ist dieser umwelttechnische Aspekt der CO2-Reduktion ein Argument für die Anschaffung einer Photovoltaikanlage. Doch stellt sich die Frage: Entstehen bei der Produktion der Anlage nicht schon große Mengen CO2? Hinzu kommen der Transport, der Betrieb und schließlich die Entsorgung der Solaranlage. Kann das alles überhaupt am Ende noch CO2 einsparen?
Energy Payback Time oder EPBT
Ja, das bestätigt auch das Fraunhofer Institut, das in einer Erhebung die Fakten zur Photovoltaik zusammengetragen hat. Hierbei haben die Expertinnen und Experten unter anderem die Energierücklaufzeit beleuchtet – auch Energy Payback Time oder EPBT genannt. Diese misst die energetische Amortisation. Also die Zeit, die es dauert, bis eine PV-Anlage durch Ihre Energieproduktion so viel CO2 eingespart hat, wie durch ihre Herstellung und ihren Betrieb investiert wurde. Dieser Wert hat natürlich einen großen Einfluss auf die Ökobilanz der Photovoltaik-Herstellung.
Die energetische Amortisationszeit hängt logischerweise stark davon ab, wie viel Energie unsere Solaranlage produziert. Je mehr Strom die Anlage herstellt, desto besser ist die Klimabilanz von Photovoltaik. Es kommt also auf die verwendete Technologie und den Standort des PV-Kraftwerks an. Photovoltaikanlagen in Deutschland weisen dabei eine Energy Payback Time von unter 1,3 Jahren auf – wenn sie mit marktüblichen monokristallinen Si-Modulen ausgestattet sind. Polykristalline Module haben im Vergleich dazu einen geringeren Wirkungsgrad – hier würde es also länger dauern, bis der energetische Break Even Point erreicht ist.
Fand die Produktion der für die PV-Anlage genutzten Komponenten in Europa statt, sinkt die EPBT ebenfalls. Denn ein weiterer Faktor spielt in die Betrachtung der Ökobilanz der Photovoltaik-Herstellung mit hinein: der Strommix. Dieser ist in Deutschland und in ganz Europa mit einem deutlich höheren Grünstrom-Anteil (also Power aus erneuerbaren Energien) versehen, als es zum Beispiel in China der Fall ist. Da die Wind- und Wasserkraft, aber natürlich auch die Solarenergie im Vergleich mit anderen Energiequellen deutlich weniger CO2 ausstoßen, sinkt dadurch entsprechend auch die gesamte Belastung, die bei der Produktion von Solarmodulen entsteht. Hinzu kommt der kürzere Transportweg, der ebenfalls CO2 einspart.
Erntefaktor oder Energy Returned on Energy Invested (ERoEI oder EROI)
Ebenfalls interessant ist der Erntefaktor der Photovoltaikanlagen. Dieser beschreibt das Verhältnis der produzierten Energie zur verbrauchten Energie einer Solaranlage – und das über den gesamten Lebenszyklus gesehen. Bei einem durchschnittlichen Anlagenbetrieb in Deutschland und einer Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren sowie einer jährlichen Ertragsdegradation von 0,35 Prozent geht man laut Studie von einem Erntefaktor von 11 bis 18 aus.
Einfluss des Strommix auf die CO2-Reduktion durch Photovoltaik
Der Strommix des jeweiligen Landes hat ebenfalls Auswirkungen auf die Menge an eingespartem CO2. Hier kommt es darauf an, wie hoch die Menge an Strom aus fossilen Energiequellen im Strommix ist. In Deutschland nutzen wir verhältnismäßig sauberen Strom, der bereits einen nicht unerheblichen Anteil an erneuerbaren Energien verwendet. In Ländern mit einem hohen Anteil fossiler Brennstoffe im Energiemix (wie zum Beispiel Kohle) ist die CO2-Einsparung pro kWh durch Photovoltaik größer als in Ländern mit einem hohen Anteil an erneuerbaren Energien.
CO2 Einsparung einer PV-Anlage in kWh
Wie die Erhebung des Fraunhofer Instituts bestätigt, wurden im Jahr 2022 in Deutschland durch die Nutzung von Photovoltaik 41,7 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen (netto) eingespart. Das Umweltbundesamt gibt die durchschnittliche CO2-Einsparung durch Photovoltaik mit 690 g CO2-Äquivalente pro erzeugter kWh Solarstrom. Schauen wir uns das genauer an.
Ökobilanz der Photovoltaik-Herstellung
Bei der Herstellung einer PV-Anlage entstehen ca. 50 g CO2 pro erzeugter kWh (Kilowattstunde) Strom. Grundlage dieser Berechnung ist eine Solar-Dachanlage, die durchschnittlich 25 Jahre läuft und einer jährlichen Globalstrahlung von 1100 bis 1700 kWh pro Quadratmeter ausgesetzt ist. Aber sind diese 50 g nun viel oder wenig?
Werfen wir dazu einen Blick auf die Werte von fossilen Energieträgern im Vergleich. Das Erdgas verursacht 499 g CO2 pro kWh, die Steinkohle setzt 830 g Kohlenstoffdioxid pro kWh frei und die Braunkohle satte 1075 g pro kWh Strom. Hier wird also deutlich, dass die PV-Anlagen maßgeblich dazu beitragen, den CO2-Ausstoß zu senken.
CO2-Reduktion durch Photovoltaik: Mit einer 8,5 kWp Solaranlage klimaneutral
Wie die KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg (KEA-BW) herausgefunden hat, vermeidet eine Photovoltaikanlage mit einer installierten Leistung von 8,5 Kilowatt rund 5,8 Tonnen CO2 pro Jahr. Dieser Wert entspricht dem CO2-Ausstoß, den Bürgerinnen und Bürger in Baden-Württemberg pro Person und Jahr verursachen. Diesen Wert hat das Statistische Landesamt ermittelt.
CO2-Einsparung berechnen: So geht’s
Die Berechnung der eigenen Klimabilanz für Photovoltaik ist im Grunde recht einfach. Wir wissen, dass wir pro kWh CO2-Emissionen von 690 g einsparen. Das können wir dann auf die jeweilige Größe unserer PV-Anlage übertragen. Nehmen wir uns dazu eine Beispielrechnung für eine 7 kWp-Anlage vor.
Da PV-Anlagen in Deutschland pro installierter Kilowattstunde Peak (kWp) etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom produzieren, kommen wir auf eine Ausbeute von 7.000 kWh.
Formel: Jährliche CO2-Einsparung
Jährliche Stromproduktion × CO2-Einsparung pro kWh
Beispielrechnung
7.000 kWh × 690 g CO2/kWh = 4.830.000 g CO2
Umgerechnet in Tonnen: 4.830.000 g CO2 = 4,83 Tonnen CO2
Unsere 7 kWp Photovoltaikanlage würde also jährlich etwa 4,83 Tonnen CO2 einsparen. Die Beispielrechnung gibt eine gute Schätzung der positiven Auswirkungen einer PV-Anlage auf die Reduktion von Treibhausgasen und auf unsere ganz persönliche Klimabilanz.
Ökologischer Fußabdruck von Photovoltaik
Wir sehen also deutlich, dass die Ökobilanz von Photovoltaik sehr gut ist. Die CO2-Ersparnis, die durch den Umstieg auf PV-Strom generiert werden kann, trägt aktiv zum Klimaschutz bei. Je nach Größe des Haushalts und Eckdaten der Anlage kann die CO2-Ersparnis durch den Umstieg auf PV jährlich bei rund 1,5 Tonnen CO2 pro Person liegen. Ein Umstieg auf Photovoltaik verkleinert somit den CO2-Fußabdruck, den wir hinterlassen auf effiziente und praxistaugliche Weise.
Sie möchten Ihre persönliche CO2-Bilanz selbst in die Hand nehmen und dazu auf eine eigene Photovoltaikanlage setzen? Sprechen Sie uns an und wir helfen Ihnen gerne bei der Planung und Umsetzung dieses Ziels. Die Profis von Energieversum freuen sich auf Ihre unverbindliche Anfrage.
