Die Rückkehr der Solarmodulproduktion in die USA mildert den Klimawandel

Laut einer neuen Studie von Cornell Engineering, die am 8. März von Nature Communications veröffentlicht wurde, kann die inländische Produktion von Solarmodulen – die mittlerweile größtenteils in Asien hergestellt werden – die Dekarbonisierung in den USA beschleunigen und den Klimawandel schneller eindämmen.

„Wenn wir die Herstellung von Solarmodulen wieder in die USA verlegen, hilft uns das, die Dekarbonisierungsziele schneller zu erreichen“, sagte Haoyue Liang, Doktorand in Systemtechnik und Mitautor von „Reshoring Silicon Photovoltaics Manufacturing Contributes to Decarbonization and Climate Change Mitigation“. mit Fengqi You, dem Roxanne E. und Michael J. Zak Professor für Energiesystemtechnik.

„Da sich Photovoltaik-Solarmodule zu einer wichtigen Energiequelle entwickeln, die den US-amerikanischen Energiemarkt für den Rest des 21. Jahrhunderts prägen wird“, sagte Liang, „werden die Herstellung und Beschaffung von Modulen hier mit unseren Klimazielen und unseren energiepolitischen Zielen im Einklang stehen.“

Die Herstellung von Photovoltaikmodulen aus kristallinem Silizium in den USA löst logistische Herausforderungen und lindert Treibhausgasprobleme, heißt es in dem Papier.

Die Wissenschaftler analysierten die Produktion in den USA, um herauszufinden, wie dadurch die Treibhausgasemissionen und der Energieverbrauch gesenkt werden könnten. Wenn die Herstellung von Solarmodulen bis 2035 in die USA zurückkehren kann, würden die Treibhausgasemissionen, die bei der Herstellung von Solarmodulen entstehen, um 30 % reduziert und der Energieverbrauch um 13 % gesenkt, verglichen mit 2020, als die USA fast vollständig auf internationale Handelspartner angewiesen waren .

Bis 2050 werden die in den USA hergestellten und verwendeten Solarmodule effizienter sein und den CO2-Fußabdruck um 33 % reduzieren und 17 % weniger Energie verbrauchen als Solarmodule, die im Jahr 2020 weltweit beschafft wurden.

Die Prognose zur Eindämmung des Klimawandels würde erfüllt werden, indem sowohl die Produktion von Solarmodulen wieder in die USA verlagert wird als auch größtenteils erneuerbare Energien in das Stromnetz eingespeist werden, was in den nächsten Jahrzehnten erwartet wird.

Basierend auf Prognosen über den Übergang zur Energiedekarbonisierung, der mit dem Reshoring einhergeht, sagten Sie, dass in den USA im Laufe der Jahre ein größerer Anteil erneuerbarer Energien für den Primärenergieverbrauch und insgesamt ein geringerer Primärenergieverbrauch für die Herstellung von Solarmodulen zu verzeichnen sein wird.

Das im August 2022 in Kraft getretene Bundesgesetz zur Inflationsreduzierung bietet nach Angaben des Weißen Hauses Unternehmensanreize und Steuergutschriften in Höhe von 369 Milliarden US-Dollar für den Aufbau einer sauberen Energiewirtschaft. Neben Windkraftanlagen und Batteriekraftwerken im Netzmaßstab sieht das Gesetz die Produktion von über 950 Millionen Solarmodulen vor.

Nach Angaben der US Energy Information Administration wurden im Jahr 2022 in den Vereinigten Staaten in Kraftwerken im Versorgungsmaßstab etwa 4,24 Billionen Kilowattstunden Strom erzeugt. Etwa 22 % dieses Stroms stammten aus erneuerbaren Energiequellen, aber nur 3,4 % wurden aus Solarenergie erzeugt.

„Bis 2050 wird etwa die Hälfte des US-Stroms aus Solarenergie stammen. Jetzt sind es nur noch etwa 3 %“, sagten Sie. „Die USA sind auf dem Vormarsch. Wir werden die Solarkapazität von 74 Gigawatt im Jahr 2022 auf voraussichtlich 1.600 Gigawatt im Jahr 2050 erhöhen. Das bedeutet, dass wir in den nächsten drei Jahrzehnten viel mehr Module benötigen werden.“

Die globale Lieferkette für Photovoltaikmodule aus kristallinem Silizium werde immer fragiler, sagten Sie, da die jüngste Schifffahrtskrise während der Pandemie und andere geopolitische Risiken die Gefahr bergen, große Solarprojekte zu verschieben.

„Die Auswirkungen der Umstrukturierung der Lieferkette breiten sich weiterhin in der gesamten Photovoltaikbranche aus“, sagte er, „da die übermäßige Abhängigkeit von der globalen Handelsstruktur Störungen hervorhebt, die alle beteiligten Länder gefährden.“

Das neue Papier erstellt vernünftige Vorhersagen für Szenarien, die eine inländische Versorgung mit Modulen in den USA beinhalten, was zu einer wettbewerbsfähigen Lieferkette für die Produktion von Solarmodulkomponenten in Regionen wie Alabama, Florida und Georgia führen könnte.

„Wenn man bedenkt, dass die Solarmodulindustrie bis zur Mitte des Jahrhunderts um mehr als das Zehnfache wachsen wird, könnten diese Einsparungen bei den Treibhausgasemissionen recht erheblich sein“, sagte You, der auch leitender Fakultätsmitglied am Cornell Atkinson Center for Sustainability ist.

Die Finanzierung dieser Forschung erfolgte durch die National Science Foundation.

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