Der Schiffsverkehr verursacht nur 2,6 % der Weltweiten Treibhausgasemissionen. Aber wie immer, bedeutet diese unscheinbare Zahl nicht, dass der internationale Transport dem einzelnen Produkt nicht die CO2 Bilanz versaut.

Dafür schauen wir uns den Kohlenstoff Dioxid Ausstoß von Photovoltaikmodulen genauer an.

Zuerst braucht man für eine CO2 Bilanz von Photovoltaik gewisse Grundkenntnisse.

Photovoltaiktypen

Es gibt zwei weit vertretene Materialien zur Nutzung des photovoltaischen Effekts.

Die Dünnschichttechnologie und kristalline Photovoltaik.

Woraus werden kristalline Photovoltaik Module hergestellt

Im Volksmund wird manchmal behauptet Solarzellen würden aus Sand hergestellt. Leider ist Sand nicht rein genug. Daher wird ausschließlich Bergbausilizium genutzt. Dieses Silizium kommt hauptsächlich aus China.

Die Wafern, bestehen größtenteils aus dem Kunststoff EVA.

Abbildung 23 24 kg schweres Trina Solar Halbzellen Panel mit 450 W peak

Nur 3 % des Solarpanels sind Silizium.

Möchte man ganz sicher sein das die Photovoltaikmodule nachhaltig sind, sollte man Cradle to Cradle zertifizierte Module wählen. Die Recycelfähigkeit und Unbedenklichkeit der Rohstoffe und Komponenten ist somit gewährleistet.

Woraus werden Dünnschichtmodule hergestellt

Die CIS Photovoltaikmodule werden aus Kupfer, Indium und Selen gedruckt. Wenn Gallium verwendet wird, wird von der CIGS Technologie gesprochen. Optisch unterscheiden sich die Dünnschichtmodule dadurch, dass sie keinen Rahmen aus Aluminium haben.

Cis oder CIGS Photovoltaik wird als Dünnschicht- oder Thin Film PV bezeichnet, weil die eigentliche Zelle zehn Mal dünner als kristalline Silizium Wafern sind.

Preisvergleich der Photovoltaikarten

Tabelle 2 Preis-Leistungsverhältnis unterschiedlicher Photovoltaiktypen

		Dünn-schicht	Mono-kristallin	Poly-kristallin
Made in		Germany	Germany	China
Hersteller		Avancis	Axcum	Re-Use Trina Solar TSM245PC05
Technologie		CIS	Silizium	Silizium
Höhe	m	1,587	1,495	1,65
Breite	m	0,664	0,682	0,992
Fläche	m²	1,053768	1,02	1,64
Gewicht	kg	17	11,2	19,5
Leistung	W	147	195	220,5
Dauer	y		10	10
Preis	€	119	199	50,58
Wirkungsgrad	%	0,13	0,15
W/m²		139,50	191,25	134,71
€/W		0,81	1,02	0,23
€/m²		112,93	195,18	30,90
Datum		03.12.2021	03.12.2021	13.12.2021
Quelle		Avancis PowerMax 4.6 (shop-muenchner-solarmarkt.de)	Axsun M-36 mono Solar-Module – Preise uvm. (shop-muenchner-solarmarkt.de)	https://2ndlifesolar.de/ reused-pv-module

Die Dünnschichttechnologie wird teilweise zu günstigeren Preisen angeboten.

Recycelte Photovoltaikmodule sind sehr nachhaltig, weil Sie die den Lebenszyklus verlängern.

Graue Energie von Photovoltaik

Graue Energie von kristalliner Photovoltaik nach Umwelt Produkt Deklaration

Produziert ein Photovoltaik Modul mehr Energie, als bei der Herstellung der Montage und dem Betrieb benötigt wird?

Laut der Umwelt Produkt Deklaration (EPD) von Trina Solar produziert ein Freiflächenkraftwerk 40 Grad Nord (etwas Südlicher Als Deutschland) jährlich das 1,6 fache seiner Herstellenergie.

Das bedeutet das ein Photovoltaiksystem in 7,5 Monaten so viel Energie erzeugt hat, wie zur Herstellung, Transport, Montage und Instandhaltung investiert wurde.

Graue Energie von kristalliner Photovoltaik nach Ökobaudat

Gemäß Ökobaudat 2020 beträgt die Herstellenergie A1-A3 (Wiege bis Werkstor) von einem Photovoltaiksystem in einem Bereich von 1200 kWh Globalstrahlung pro Jahr 170 MJ je Quadratmeter. So ist die graue Energie eines Quadratmeters Photovoltaik ca. 47 kWh/m². Bei einem realistischen Solarertrag von 80 kWh/m²*a kommt man nach deutschen Datenquellen auf 7 Monate bis das Photovoltaik Panel seine Herstellenergie erzeugt. Bei einer Garantie von 10 Jahren und einer Lebensdauer von 25 Jahren kann man hier schon von einer positiven Energiebilanz reden.

CO2 Bilanz von Solar

Lohnt sich Photovoltaik für die Umwelt, oder wird durch die Herstellung von Sonnenkraftanlagen der Treibhauseffekt eher beschleunigt?

Wieviel Kilogramm CO2 Äquivalent entsteht für eine erzeugte kWh CIGS Solar Panel nach EPD

Die schwedischen Midsumer CIGS Dachsysteme zur Stromerzeugung haben Lebenszyklusanalyse Daten erstellt.

Abbildung 25 https://ipohub.io/companies/midsummer-ab/news/midsummers-solar-panels-almost-ten-times-more-environmentally-friendly-than-a-typical-silicon-solar-panel-050620200715

In diesem entstehen 90 % weniger CO2 durch die CIGS oder Dünnschichtmodule als durch vergleichbare Siliziumzellen.

Der „CO2-Rucksack“ von PV nach Ökobaudat

Jedes Modul erzeugt also pro Jahr im Mittel 198 kWp. Endsprechend deutschem Strommix 2019 entstehen 0,401 kg CO2/kWh. Die Einsparung eines Moduls beträgt somit 78,6 kgCO2 pro Jahr.

Nach Ökobaudat von 2019 würden für ein Modul mit 1,6 m2 Fläche ca. 480 kg CO2 aus der Herstellung emittiert.

480 kg/78,6kg/a = 6,15 Jahre.

Würde das PV Modul direkt vor dem Werk installiert, hätte das PV Modul in Deutschland schon nach 6 Jahren einen Positiven CO2-Fußabdruck.

Die Trina Solar Module, wurden in Asien produziert. Für die Bestimmung der Emissionen aus der Produktion muss dann auch der Strommix am Produktionsstandort (Silizium-Produktion und Aluminiumproduktion als energieintensivste Komponenten) in Asien berücksichtig werden.

Hinzu kommt der Transport auf dem Seeweg. So haben wir für diese Module einen „CO2-Rucksack“ von ca. 750 kg ermittelt.

Daraus ergibt sich, dass es 9 Jahre dauert bis der CO2 Ausstoß der Produktion und des Transports ausgeglichen wird.

Ergebnisse der CO2 Bilanz

Es zeigt sich, dass besser die 3 % Silizium nach Deutschland transportiert werden, anstatt das ganze Modul in China zu Produzieren. Wenn schon chinesische Module verbaut werden, dann sollten man Ihnen einen zweiten Lebenszyklus schenken indem man sie refresht.

Kristalline Photovoltaik-Module erzeugen den größten Solarertrag sind aber manchmal auch teurer als CIS Module.

Es gibt keine C2C zertifizierten Dünnschichtmodule, daher ist die Materialgesundheit nicht sicher. Grundsätzlich ist der CO2 Ausstoß von in Schweden hergestellten Dünn-Schicht-Modulen geringer.

Recycling von CIS Modulen ist ab 90€ je 50 Module möglich.

Wenn wir den Strom der Herstellung von PV nachhaltiger gestallten und lokaler Produzieren, ist eine positive CO2 Bilanz von kristallinem PV schon nach 5 Jahren erreichbar. Bei der Dünn-Schicht-Photovoltaik ist die CO2 Bilanz sogar nach besser.