Die Umweltauswirkungen von Solarmodulen

EcoWatch wurde 2005 als Umweltzeitung mit Sitz in Ohio gegründet und ist eine digitale Plattform, die sich der Veröffentlichung hochwertiger, wissenschaftlich fundierter Inhalte zu Umweltthemen, -ursachen und -lösungen widmet.

„Steigen Sie auf Solarmodule um, um den Planeten zu retten“, sagen sie.

Und sie haben (meistens) Recht. Sonnenkollektoren sind eine großartige Quelle sauberer Energie, da Solarenergie im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen bei der Stromerzeugung keine schädlichen Kohlenstoffemissionen verursacht. Aber wie „sauber“ ist der Prozess der Herstellung von Solarmodulen?

Ironischerweise ist die Produktion von Solarmodulen auf fossile Brennstoffe angewiesen. Dazu gehört auch der Abbau von Edelmetallen, der zur Entstehung von Treibhausgasen und Umweltverschmutzung beiträgt.

Bevor wir das Ausmaß untersuchen, möchten wir klarstellen, dass wir nicht hier sind, um den Einsatz von Solarpaneelen abzuschaffen. EcoWatch ist ein großer Fan von Solarenergie und hat Hunderten von Hausbesitzern dabei geholfen, ihre CO2-Emissionen durch die Umstellung auf Solarenergie zu reduzieren. Aber wir möchten transparent machen, welche Auswirkungen Solarmodule auf die Umwelt haben – sowohl im Guten als auch im Schlechten.

Während Solarpaneele eine umweltfreundliche Energielösung sind, haben die Materialien und der Herstellungsprozess, die zu ihrer Herstellung verwendet werden, einen recht großen CO2-Fußabdruck, da sie Abbau, Schmelzen und Kühlen erfordern.

Die meisten Solarzellen bestehen aus Siliziumhalbleitern und Glas sowie Metallen wie Silber, Kupfer, Indium und Tellur. Und wenn wir Solarbatterien einbeziehen, fügen wir Lithium zur Liste hinzu.

Was die Auswirkungen auf die Umwelt angeht, stellt das Sammeln von Silizium und Glas kein Problem dar, da sie reichlich vorhanden und ungiftig sind. Allerdings verursacht der Abbau dieser Metalle Treibhausgasemissionen und kann zu Boden-, Wasser- und Luftverschmutzung führen.1

Das Erste, was man bedenken sollte: Solaranlagen sind riesig. Man kann mit Sicherheit davon ausgehen, dass in den meisten Fällen einige Wild- und Erholungsflächen gerodet wurden, um Produktionsanlagen für Solarmodule zu schaffen.

Auch Solaranlagen benötigen viel Energie, um in Betrieb zu bleiben, und leider stammt ein Großteil der zum Einschmelzen von Silizium verwendeten Energie aus der Kohleverbrennung, insbesondere in China, wo die Schadstoffemissionen bereits hoch sind.2

Außerdem besteht ein großer Bedarf an Wasser für den Kühlprozess, was in trockeneren Gebieten, in denen Wasser nicht so verfügbar ist, eine Belastung für die Umwelt darstellen kann. Und wie jede große Produktionsanlage verursachen auch Anlagen zur Herstellung von Solarmodulen Luftverschmutzung.

Es gibt drei verschiedene Arten von Solarmodulen – monokristalline, polykristalline und Dünnschicht-Solarmodule – und alle werden unterschiedlich hergestellt, was bedeutet, dass sie jeweils einen unterschiedlich großen CO2-Fußabdruck hinterlassen.

Monokristalline Module sind am häufigsten und haben den höchsten Energieumwandlungswirkungsgrad, der typischerweise zwischen 19 und 22 % liegt. Monokristalline Solarmodule bestehen aus reinen, einzelligen Siliziumkristallen, die zwischen dünnem Glas eingeklemmt sind.

Um ein monokristallines Solarpanel herzustellen, wird ein riesiges Stück Silizium zu einem Block geformt und dann in kleine Wafer geschnitten, die auf einem Solarpanel befestigt werden. Es handelt sich um einen komplexen Prozess, der im Vergleich zu allen anderen Verfahren zur Herstellung von Solarmodulen die höchsten Emissionen verursacht.3

Polykristalline Solarmodule bestehen ebenfalls aus Silizium, aber statt aus einem Block zu bestehen, werden die Siliziumkristalle zusammengeschmolzen und dann auf das Panel gelegt. Aufgrund des Schmelzprozesses benötigen polykristalline Solarmodule zwar etwas Strom, wenn auch nicht so viel wie monokristalline.4

Schließlich gibt es Dünnschicht-Solarmodule, die aus verschiedenen Arten von Materialien hergestellt werden können, beispielsweise amorphem Silizium, Cadmiumtellurid (einer Art Silizium) oder Kupfer-Indium-Gallium-Selenid. T

Typischerweise hinterlassen Dünnschicht-Solarmodule einen geringeren CO2-Fußabdruck als ihre beliebteren Pendants.5 Der Nachteil besteht jedoch darin, dass sie aus äußerst giftigen Materialien hergestellt werden, die bei unsachgemäßer Handhabung sowohl für Mensch als auch für die Umwelt schädlich sein können. 6

Eine weitere Herausforderung stellen die Emissionen aus dem Transport von Solarmodulen dar. Solarmodule werden auf der ganzen Welt hergestellt, vor allem aber in China, gefolgt von den USA und Europa. Und Solarmodule, die in einem Land hergestellt werden, erfordern möglicherweise den Versand von Teilen aus einem anderen Land.

Ehrlich gesagt ist es schwer, genau zu sagen, wie groß der CO2-Fußabdruck für jede Phase der Herstellung eines Solarmoduls ist – egal, um welchen Typ es sich handelt. Zu den Umweltauswirkungen der Produktion von Solarmodulen gibt es kaum Forschungsergebnisse oder veröffentlichte Daten. Berichten zufolge arbeitet die Coalition on Materials Research Transparency jedoch daran, die Kohlenstoffauswirkungen zu messen und zu melden, die mit dem Abbau, der Produktion und dem Transport von Solarmodulen verbunden sind.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Menge an Kohlenstoffemissionen, die bei der Herstellung von Solarpaneelen entsteht, noch lange nicht annähernd so hoch ist wie bei herkömmlichen Energieanlagen und im Vergleich zu Ölbohrungen, Fracking oder Kohlebergbau recht gering ist.7

Abgesehen von der Produktion besteht eine weitere häufige Herausforderung bei Solarmodulen darin, was nach ihrer durchschnittlichen Lebensdauer von 25 Jahren geschieht.

Die Solar Energy Industries Association (SEIA) hat sich zum Ziel gesetzt, dass Solarenergie bis 2030 30 % der Energieerzeugung in den USA ausmachen soll.8 Wenn dieses Ziel erreicht wird, werden allein in den USA mehr als 1 Milliarde Solarmodule aktiv Solarenergie sammeln das nächste Jahrzehnt.

Dies sind zwar großartige Neuigkeiten für die Reduzierung der CO2-Emissionen, werfen aber ein größeres Problem auf, das die Solarindustrie noch nicht ganz gelöst hat: das Recycling von Solarmodulen.

Wissenschaftler haben an einer besseren Lösung gearbeitet, aber derzeit gibt es kein Spülsystem zum Recycling alter Solarmodule. Und es gibt sicherlich nicht genügend Orte dafür.

Wie bereits erwähnt, bestehen Solarpaneele aus vielen Edelmetallen, und der CO2-Fußabdruck bei der Herstellung von Solarpaneelen könnte verringert werden, wenn diese Materialien recycelt und einer anderen Verwendung zugeführt werden könnten, anstatt noch mehr abbauen zu müssen. Stattdessen führt die mangelnde Verfügbarkeit des Recyclings von Solarmodulen nur zu mehr Elektroschrott, was letztendlich zu einer Materialknappheit für Solarmodule führen könnte.

Wir haben alle Arten besprochen, in denen Solarmodule der Umwelt schaden können, aber vergessen wir nicht, dass sie immer noch eine weitaus bessere Option sind als nicht erneuerbare Energiealternativen.

Unter Berücksichtigung des CO2-Fußabdrucks von Solarpaneelen ergab eine Studie immer noch, dass Kohle einen 18-mal größeren Fußabdruck verursacht, während Erdgas einen 13-mal größeren Emissionsfußabdruck verursacht als Solarenergie.9 Es lohnt sich auch zu wiederholen, dass Solarenergie danach keine Emissionen mehr verursacht Produktion. Allein aus diesem Grund haben Studien gezeigt, dass Solarenergie eine wesentliche Lösung zur Verlangsamung des Klimawandels ist.10

Wenn die Solarenergie jedoch weiter wächst, wie die SEIA prognostiziert, muss auch die Technologie verbessert werden, um die Auswirkungen der Solarmodulproduktion auf die Umwelt zu minimieren, und es müssen geeignete Recyclingmethoden für Solarmodule entwickelt werden.

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