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UmweltbundesamtAktuelle Ökobilanzen von Wind- und Solarstrom

Für Photovoltaik und Windkraft gibt es aktuelle Zahlen zum ökologischen Fußabdruck. (Grafik: energiezukunft)

Die Umweltbilanz von Strom aus Windkraft und Photovoltaik hat sich dank moderner Technologien und Materialien weiter verbessert. In einer aktuellen Analyse betrachtet das Umweltbundesamt den gesamten Lebenszyklus und zahlreiche Einflussgrößen.

27.05.2021 – Auf knapp 400 Seiten hat das Umweltbundesamt aktualisierte Ökobilanzen für Windenergie- und Photovoltaikanlagen vorgelegt. Die Ergebnisse zeigen, dass selbst im ungünstigsten Fall die entstehenden Treibhauspotenziale pro erzeugter Kilowattstunde Wind- und Photovoltaikstrom um ein Vielfaches unter denen konventioneller Stromerzeugungsarten liegen.

Die Experten sprechen nicht von Emissionen, sondern von Umweltwirkungen. Das ist auch richtig, denn bei der Herstellung, dem Betrieb und dem Recycling von Windkraft- und Photovoltaikanlagen entstehen nicht nur CO2-Emissionen, sondern es gilt, vielfältige Wirkungen auf die Umwelt im Blick zu behalten. Die Ermittlung und Bewertung ausgewählter Umweltwirkungen über den gesamten Lebenszyklus moderner Windkraft- und Solaranlagen war das Ziel der Analyse.

Dennoch liefert die Neuberechnung des Umweltbundesamtes auch konkrete Zahlen zu Emissionen. Die Autoren weisen aber auch darauf hin, dass diese Betrachtung ständig aktualisiert werden muss, denn die Prozesse im Lebenszyklus der Anlagen unterliegen einer ständigen technologischen Entwicklung.

Die Ökobilanz für Photovoltaikstrom

Für eine Anlage mit monokristallinen Modulen an einem Standort in Deutschland ergibt sich ein Treibhauspotenzial von 43 bis 63 g CO2-Äquivalenten pro erzeugter Kilowattstunde Strom. Der Wert für eine Anlage mit multikristallinen Modulen liegt bei 36 bis 47 g. Dünnschichtmodule, deren Marktanteil aber nur bei etwa fünf Prozent liegt, erreichen noch niedrigere Werte. Zum Vergleich: Die Werte für konventionelle fossile Stromerzeugungsarten liegen für Erdgas bei 490 g CO2-Äquivalenten/kwh, bei der Braunkohleverstromung bei circa 1.140 g.

Berücksichtigt wurden in der Bilanz die starke Verlagerung der Produktionen nach China und Asien sowie die an den jeweiligen Produktionsstandorten vorhandenen Anteile Erneuerbaren Stroms im Energiemix. Ebenso flossen die Parameter verschiedener Modultechnologien in die Rechnung ein, die in ihrer Herstellung unterschiedliche Materialien und Strommengen verbrauchen.

Bei der Ermittlung der Stromerzeugung installierter Anlagen wurden Berechnungen für Dach- und Freiflächenanlagen mit Standorten in Deutschland und Südeuropa durchgeführt und eine Anlagenlebensdauer von 30 Jahren zugrunde gelegt.

Auch das Recycling wurde betrachtet – mit dem Ergebnis, dass der potenzielle Nutzen der Verwertung und des Recyclings der rückgewonnenen Wertstoffe größer ist als die im Betrieb der Recyclinganlagen verursachten Umweltwirkungen.

Die Stromherkunft bei der Komponentenherstellung und die Lebensdauer der Anlagen sind die entscheidenden Größen in den Berechnungen. Liefert die Anlage aufgrund einer kürzeren Lebensdauer weniger Strom, können sich die Treibhauspotenziale signifikant erhöhen. Eine möglichst lange Anlagennutzung wirkt sich deshalb besonders positiv auf die Ökobilanz der PV-Stromerzeugung aus.

Die energetischen Amortisationszeiten (Energy Payback Time) liegen an einem deutschen Anlagenstandort zwischen 0,9 und 2,1 Jahren, wobei wiederum Dünnschichtmodule die niedrigeren Werte erreichen.

Die Ökobilanz für Windstrom

Der Ausstoß an CO2-Äquivalent pro erzeugter Kilowattstunde Strom beträgt bei der Windenergie zwischen 7,9 g für Starkwindstandorte und 10,9 g für Schwachwindanlagen. Energetisch amortisiert haben sich die Anlagen durchschnittlich nach 2,5 bis 3,2 Monaten. Windenergieanlagen auf See erreichen sogar noch leicht niedrigere Werte von 7,3 g. Das erklärt sich aus den hohen Volllaststunden, die solche Anlagen erreichen.

Neben den Komponenten der Windenergieanlage wie Fundament, Turm, Gondel und Generator wurden auch die Verkabelung und eventuelle Umspannwerke eines Windparks in die Rechnung einbezogen. Die Herstellung der Komponenten eines Windenergieanlage hat den größten Einfluss auf das Ergebnis – bedingt durch die Menge und die Herstellung der eingesetzten Materialien und Metalle. Eine weniger bedeutende Rolle spielen die Umspannwerke, Wartung, Transporte und Logistik. Wichtige Einflussgrößen sind außerdem die Recyclingraten der Metalle am Lebensende und der Stromertrag über die Lebensdauer der Anlage.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Technologien zur Stromerzeugung von Photovoltaik- und Windenergieanlagen in den letzten Jahren stark weiterentwickelt haben. Durch den höheren Stromertrag bei effizienterem Ressourceneinsatz konnten im Vergleich zu älteren Ökobilanzstudien die Umweltwirkungen in der Stromerzeugung bei beiden Erzeugungsarten gesenkt werden.

In der Maiausgabe 2021 der energiezukunft finden Sie einen Artikel, der neben den Emissionen auch Wirkungsgrade und Flächenverbrauch beleuchtet. pf

Link zur Ökobilanzanalyse des UBA


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