Mit der Energie der Sonne auf dem Weg zur Klimaneutralität

Die Umweltbilanz von Solarstrom

Solarstrom gehört zu den erneuerbaren Energien mit dem größten Potential, da Dächer, Weiden und Parkplätze Flächen für Solarzellen bieten können. Wie sieht die Bilanz von Solarenergie aus, wenn alle Emissionen, die im Herstellungsprozess entstehen, sowie die Anwendbarkeit einbezogen werden?

• den CO₂-Ausstoß in der Herstellung und im Betrieb 
• die Verlässlichkeit in der Stromversorgung 
• die Auswirkungen auf den Naturschutz 

Der Ausbau erneuerbarer Energien trägt einen erheblichen Teil zur Senkung der CO2-Emissionen bei. Dabei ist es auf den ersten Blick irrelevant, ob es sich bei den erneuerbaren Energien um Sonnenenergie, Windkraft, Wasserkraft oder Biogas handelt. Im Vergleich zu fossilen Brennstoffen schneiden erneuerbare Energien, was den CO2-Ausstoß angeht, um Längen besser ab. Doch bei genauerer Betrachtung weisen auch erneuerbare Energien ein paar Schwachstellen auf. Warum und wie zahlt sich der Ausbau von Sonnenenergie dennoch für unser Klima und unsere Umwelt aus? 

CO₂-Ausstoß in der Herstellung und im Betrieb 

Für die Gewinnung von Solarstrom werden Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) benötigt. Leider wachsen PV-Anlagen nicht an Bäumen und daher werden in der Produktion verschiedene Treibhausgase frei. Aufgrund der kurzen Transportwege und des europäischen Strommix – mit vergleichbar hohem Anteil erneuerbarer Energien – weisen in Europa produzierte Anlagen für Installationen in Deutschland besonders geringe CO2-Emissionen auf. Denn im Schnitt beträgt der Anteil erneuerbarer Energien in der EU 20 Prozent, in den USA liegt er bei 8,71 Prozent und in China bei 12,66 Prozent. Durch die weiterlaufende Forschung und die somit verbundene Steigerung der Wirkungsgrade einer PV-Anlage werden die Treibhausgasemissionen pro kWh zukünftig weiter sinken. Bereits heute sind die CO2-Äquivalente pro kWh im Vergleich zu Braunkohle, Erdgas und Kernenergie bei Solarstrom am geringsten. Nachdem die PV-Anlage in Betrieb genommen wurde, benötigt sie in Deutschland zwischen 1,6 und 2,1 Jahren, um die ursprünglich investierte Energie wieder zu ersetzen. Sobald die Anlage in Betrieb ist, werden für die Stromherstellung keine Treibhausgase mehr ausgestoßen und es wird sich ausschließlich an der Energie der Sonne bedient. Diese steht allerdings insbesondere im Winter nicht jederzeit am Horizont, um uns mit Strom zu versorgen. [1, 2] 

Verlässlichkeit in der Stromversorgung 

Eine der zentralen Fragestellungen bei der Umstellung auf erneuerbare Energien ist die zuverlässige Stromversorgung und die damit verbundene Frage nach Speicherkapazitäten. In naher Zukunft wird eine Stromversorgung ohne fossile Brennstoffe daher leider noch nicht möglich sein, da windstille, trübe Wintertage bislang noch nicht überbrückt werden können. Besonders im Winter werden PV-Anlagen durch die Schneedecke daran gehindert Strom zu erzeugen. Langfristiges Ziel in Deutschland ist es durch die Schaffung von Batterien, Pumpspeichern sowie Brennstoffstellen, Dampfturbinen, Gas-und-Dampf-Generatoren und Gasturbinen im Energiesektor autark zu werden und Strom zu 100%, ohne den Ausstoß von Treibhausgasemissionen, zu erzeugen. Die Reduktion der Emissionen trägt in erster Linie zum Klimaschutz bei und somit indirekt auch zum Naturschutz. Allerdings birgt letzteres weitere Herausforderungen. [1] 

Auswirkungen auf den Naturschutz 

PV-Anlagen können auf verschiedenen Flächen wie Wohngebäuden, Lärmschutzwänden oder auf Freiflächen installiert werden. Im Sinne des Naturschutzes ist es, den Ausbau von PV vor allem auf Wohngebäude oder Lärmschutzwände zu fokussieren, denn die Inanspruchnahme von Freiflächen für den Ausbau der PV übt verstärkten Druck auf die Landschaften und deren Ökosysteme aus. Größtes Problem stellen hierbei die geringen Kenntnisse über Langzeitauswirkungen durch PV-Freiflächenanlagen dar. Die Verschattung und Überschirmung von Flächen, die Sicherung des Geländes durch Zäune sowie die Änderung der Wasserversorgung des Bodens stellen beispielhafte Faktoren dar, die die Landschaft und deren Zugänglichkeit verändern und somit gehen den Tieren wertvolle Lebensräume verloren. Daher ist die Standortwahl sowie die Ausgestaltung der PV-Freiflächenanlage zentral, um naturverträglichen Solarstrom zu gewinnen. Geeignete Standorte sind Flächen mit hoher Vorbelastung, die zuvor beispielsweise für intensive Landwirtschaft genutzt wurden, und somit keinen hohen Grad an Biodiversität aufweisen. In solchen Fällen profitiert die Artenvielfalt schließlich von Freiflächenanlagen und es können in Kooperation mit naturschutzfachlicher Begleitung Synergieeffekte befördert werden. [3] 

Hast du oder hat dein Unternehmen schon eine PV-Anlage auf dem Dach? In unserem Premium-Artikel findest du alle finanziellen Anreize für die Erzeugung von Solarenergie.

Quellen:  

[1] Wirth, Harry: 2021. Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland. Fraunhofer ISE. URL: https://www.ise.fraunhofer.de/de/veroeffentlichungen/studien/aktuelle-fakten-zur-photovoltaik-in-deutschland.html. 

[2] Ritchie, Hannah & Max Roser: 2019. Renewable Energy: How much of our primary energy comes from renewables?. Our World in Data. URL: https://ourworldindata.org/renewable-energy. 

[3] Naturschutzbund Deutschland. Der naturverträgliche Ausbau der Photovoltaik: Forschungs- und Analysebedarf bei der Bewertung von Umweltauswirkungen. URL: https://www.nabu.de/umwelt-und-ressourcen/energie/erneuerbare-energien-energiewende/solarenergie/04300.html.