Studierende begleiten die Transformation Samnauns
In der Schweiz soll die Solarstromerzeugung bis 2050 auf ein Vielfaches gegenüber heute ausgebaut werden. Solarstrom weist verhältnismässig geringe Umweltbelastungen auf, besonders im Vergleich zu fossilen Energieträgern. Wie es sich mit der Umweltbelastung von Solaranlagen im Einzelfall genau verhält, ist jedoch auch für Fachleute der Solarbranche oft schwierig einzuschätzen.
Autor: Timon Stolz
Bachelor-Student Umweltingenieurwesen mit Erneuerbare Energien und Ökotechnologien, ZHAW-Institut für Umwelt und Natürliche Ressourcen, Studienbeginn 2022
Entwicklung eines Kennwertmodells
In meiner Bachelorarbeit habe ich ein Kennwertmodell entwickelt, mit dem man herausfinden kann, wie hoch die Umweltbelastungen von einzelnen Solaranlagen sind und wie diese sich bei der Verwendung verschiedener Komponenten unterscheiden. Dadurch ist es möglich, mehrere Optionen durchzuspielen und so bei der Planung Optimierungspotenzial zu erkennen, um die Anlage möglichst umweltfreundlich zu bauen. Für die Entwicklung des Tools habe ich Hintergrunddaten aus der UVEK-Ökobilanzdatenbank 2022 sowie Umweltdeklarationen (EPD) von Wechselrichtern und Angaben aus anderen Ökobilanzuntersuchungen genutzt. Die Betrachtungsweise umfasst alle wesentlichen Prozesse im Lebenszyklus einer Solaranlage in der Schweiz: von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung der Komponenten, den Ersatz von defekten Teilen bis hin zur Entsorgung am Ende der Lebensdauer (cut-off-Ansatz).
Benutzung des Tools
Im Exceltool können die Kennwerte der zu unter suchenden Solaranlage – u. a. die Anzahl der Solarmodule, technische Daten von Modulen und Wechselrichtern, die Herstellungsregion u. v. m. – eingegeben werden. Falls benötigte Kennwerte nicht vorliegen, können Standardwerte ausgewählt werden. Die Ergebnisse geben Auskunft über die Umweltbelastung der Solaranlage aus drei verschiedenen Blickwinkeln: pro Quadratmeter Modulfläche, pro Kilowatt installierte Leistung und pro Kilowattstunde erzeugten Solarstroms. Die Ergebnisse werden in CO2-Äquivalenten, Umweltbelastungspunkten (UBP) und kWh nicht erneuerbaren Primärenergiebedarfs ausgedrückt.
Ausschnitt aus der Eingabemaske des Berechnungstools
Die Ökobilanz von Solarstrom
Praktisch die gesamte Umweltbelastung einer Solaranlage und damit des Solarstroms fällt bei der Herstellung der Anlagenkomponenten an. Es ist daher von Bedeutung, aus welchen Energieträgern der für die Herstellung benötigte Strom stammt. So ist etwa der Strommix in Europa erheblich klimafreundlicher als derjenige in China, wo die meisten Solarmodule hergestellt werden. Europäische Produkte sind punkto Umweltauswirkungen bei der Herstellung deutlich im Vorteil. Dies zeigt sich entsprechend auch bei der Umweltbelastung des damit erzeugten Solarstroms. Besonders ins Gewicht fallen ausserdem der Wirkungsgrad und der alterungsbedingte Leistungsverlust (Degradation) der Solarmodule sowie die Effizienz des Wechselrichters.
Ausschnitt aus dem Berechnungstool mit den Resultaten der ausgewerteten Solaranlagen
Fazit und Empfehlungen
Der Solarstrom von heutigen Photovoltaikanlagen ist, unabhängig von den verwendeten Komponenten, an sich schon sehr sauber. Um die Umweltbelastung weiter zu senken, empfehle ich, Solarmodule und Wechselrichter aus Europa einzusetzen. Dabei ist auf die Langlebigkeit und die Effizienz der Produkte zu achten, weil diese Eigenschaften bestimmen, auf wie viele erzeugte kWh Solarstrom im Leben der Anlage sich die Umweltbelastung aus dem Herstellungsprozess verteilen wird. Ich empfehle ausserdem, standardmässig bei allen geplanten Solaranlagen die Umweltauswirkungen zu minimieren. Dazu kann ein Berechnungstool wie dieses einen wertvollen Beitrag leisten.