Energetische Amortisation der Photovoltaik

Photovoltaikanlagen zur Solarstromerzeugung müssen sich nicht nur wirtschaftlich rechnen, sondern auch energetisch. Hierbei stellt sich die Frage, nach welcher Zeit die PV-Anlage den anfänglichen Energieaufwand zur Herstellerung wieder als Ertrag abgeworfen hat. Die Photovoltaik schneidet hier gut ab, typischerweise liegt die Amortisationszeit in Deutschland je nach Modultyp zwischen bei max. drei Jahren.

So einfach die Definition der Amortisationszeit klingt, so schwierig ist sie quantitativ zu konkretisieren. Was soll beim Energieaufwand für die Herstellung berücksichtigt werden? Sicherlich zunächst der Energieverbrauch des herstellenden Betriebs und die für den Transport benötigte Energie. Aber in welchem Umfang ist der Aufwand des Rohstoffabbaus zu berücksichtigen? Wie geht der Aluminiumrahmen in die Energiebilanz ein? Wird dabei berücksichtigt, dass das Aluminium nach der Entsorgung der Photovoltaikanlage einfach recycelt werden kann? Nicht ganz eindeutig ist auch, wie der von der PV-Anlage erzeugte Strom energetisch zu bewerten ist. Sicherlich kann man einfach die insgesamt während der Lebensdauer erzeugten Kilowattstunden aufsummieren, wörtlich genommen ist das genau die erzeugte Energie. Aber dann wäre der Vergleich mit Wärme erzeugenden Technologien wie beispielsweise der Solarthermie unfair.

Strom ist die in gewissem Sinne „höherwertige“ Energieform, verglichen mit Wärme. In thermischen Kraftwerken – wie beispielsweise Gas- oder Kohlekraftwerken – wird zunächst Wärme erzeugt, die anschließend unter erheblichen Verlusten in Strom umgewandelt wird. Daher ist es durchaus plausibel, als Energieertrag einer Photovoltaikanlage nicht die produzierte Strommenge zu betrachten. Stattdessen wird der Energieertrag meist definiert als die Energie, die in fossilen Kraftwerken benötigt würde, um diesen Strom zu produzieren. Aufgrund des bescheidenen Wirkungsgrads fossiler Kraftwerke ist der so definierte Energieertrag eines Solarmodulsdeutlich höher.

Wird stattdessen ein Gaskraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung als Vergleichsmaßstab gewählt, sinkt der Energieertrag der Photovoltaik wieder spürbar. So erklärt sich, dass zahlreiche unterschiedliche Werte für die energetische Amortisationszeit von Photovoltaik-Modulen in Umlauf sind. Eine letzte Bemerkung zu diesem Thema: Das gesamte Konzept der energetischen Amortisationszeit stammt aus einer Zeit, in der Energieerzeugung zwingend mit dem irreversiblen Verbrauch endlicher Ressourcen verbunden war. Wenn zur Herstellung von Solarmodulen selbst wieder erneuerbare Energien verwendet werden, verliert der Begriff an Bedeutung. Der Einfachheit halber stelle man sich kurz vor, der gesamte benötigte Strom würde aus Photovoltaikanlagen gewonnen und die gesamte benötigte Wärme aus Solarthermieanlagen. Die Frage nach der energetischen Amortisation wäre dann aus der Sicht der Umwelt überflüssig.

So weit die errechneten Werte der Amortisationszeit auch auseinander liegen, im grünen Bereich sind sie alle. Die gelegentlich geäußerte Meinung, die Herstellung einer Photovoltaikanlage benötige mehr Energie als später wieder erzeugt werde, entbehrt jeder Grundlage. Unter halbwegs vernünftigen Annahmen errechnet sich für die am häufigsten eingesetzten Module aus kristallinem Silizium eine Amortisationszeit von knapp drei Jahren, wenn deutsche Wetterverhältnisse zugrunde gelegt werden. In Südeuropa ist die Amortisationszeit entsprechend kürzer. Interessant ist, dass sich polykristalline Module energetisch schneller amortisieren als monokristalline, obwohl der Stromertrag geringer ist. Grund dafür ist der hohe Energiebedarf bei der Herstellung großer Kristalle.

Eine Photovoltaikanlage erzeugt während ihrer Lebensdauer ein Vielfaches der zur Herstellung und Installation benötigten Energie. Wer es genauer wissen will, sollte sich bei jeder Berechnung genau anschauen, wie der Energieaufwand und der Energieertrag berechnet werden, hier gibt es gravierende Unterschiede. Direkt verglichen werden sollte die Photovoltaik nur mit anderen Strom produzierenden Techniken, da die Gewinnung von Wärmeenergie stets einfacher und mit höheren Wirkungsgraden möglich ist.