Photovoltaik: Energetische Amortisation von Solarzellen

Solarzellen verbrauchen bei der Herstellung eine gewisse Menge an Energie. Im Betrieb wird dann mit Hilfe der PV-Module wieder Energie erzeugt. Als energetische Amortisationszeit wird der Zeitraum betrachtet, den die Solarzelle Strom erzeugen muss, um die bei der Herstellung aufgewendete Energie zurückzuliefern. Nur wenn diese energetische Amortisationszeit kleiner als die Lebensdauer ist, ist das System aus energetischer Sicht sinnvoll. Der sogenannte Erntefaktor gibt an, wie oft das System die zu seiner Herstellung benötige Energie während seiner Lebensdauer wieder hereinspielt.

In der Vergangenheit war manchmal von 20 Jahren oder länger die Rede, diese Aussagen sind aber heute nicht mehr haltbar. In der Studie "Energy Payback Time of Crystalline Silicon Solar Modules" von J. Nijs, R. u.a. (erschienen in "Advances in Solar Energy,Boulder, CO USA; vol. 11, 1997) werden detaillierte Untersuchungen zu diesem Thema vorgestellt.		  

Danach liegt die energetische Amortisation von kristallinen Zellen zwischen 2,5 (polykristalline Zellen) und rund 5 Jahren (monokristalline Zellen). Durch Verbesserungen im Herstellungsprozess sollten sich diese Zeiten nochmals etwa halbieren lassen. Bei amorphem Silizium liegt die energetische Amortisationszeit bei etwas über einem Jahr. Die genauen Daten sind (auf Englisch) unter www.pvpower.com abrufbar.

Auch eine Studie der TU Berlin kommt zum Ergebnis, das sich alle Solarzellentypen energetisch mehrfach amortisieren:

Am besten schneiden hier die Dünnschichtzellen ab, am schlechtesten kristallines Silizium.

  • Monokristallines Silizium, Wirkungsgrad 14,5...15,5%:
    Amortisationszeit: 48...75 Monate
  • Polykristallines Silizium, Wirkungsgrad 12...14%:
    Amortisationszeit: 25...57 Monate
  • Amorphes Silizium:
    Amortisationszeit: 17...41 Monate

In der Studie werden übrigens auch Angaben zur energetischen Amortisation von thermischen Solaranlagen und Windkraftanlagen gemacht:

  • Thermische Kollektoren zur Brauchwasserbereitung: Energetische Amortisation nach etwa 5 Monaten
  • Windkraftanlagen: Je nach mittlerer Windgeschwindigkeit energetische Amortisation nach 2 bis 22 Monaten.

Eine schweizer Studie für das Jahr 2000 (durchgeführt von der Firma ESU-services) kommt zu folgenden Resultaten:

Fuer die Aufdatierung der Oekobilanz wurden alle Prozessschritte von der Siliziumproduktion bis zum Betrieb der Anlagen mit den zur Verfuegung stehenden Informationen ueberarbeitet. Fuer die Solarzellenfertigung wird nun auch die Infrastruktur der Produktionsstaette beruecksichtigt. In der Bilanz der Panelfertigung werden aktuelle Daten zur Effizienz von Solarzellen verwendet. Fuer den Anlagenbetrieb wurden aktuelle Daten (Zeitreihen) zum Stromertrag von Schweizerischen Photovoltaikanlagen ausgewertet. Die aufdatierte Bilanz spiegelt einen optimierten Produktionsweg wieder. Die energetische Rueckzahldauer liegt nach den hier erfolgten Berechnungen zwischen 4 und 6.5 Jahren je nach Anlagenbauart und verwendeten Zellentyp.
Groesste Schwachstelle der Bilanz bleibt auch weiterhin das Fehlen von aktuellen Angaben zu Energie- und Stofffluessen. Darum wird von den Autoren eine unabhaengige und neutrale Aktualisierung der Sachbilanzdaten auf der Basis von Produktionsdaten neuer Produktionsstaetten in Europa, Japan und Nordamerika empfohlen.

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