Die energetische Amortisation von Photovoltaik-Anlagen
Bei der Umsetzung der Energiewende, die eine Verringerung des Austoßes der CO2-Emissionen in Deutschland bis zum Jahr 2030 um 65 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 vorsieht, stellt die Erzeugung von Solarstrom mittels Photovoltaik-Anlagen eine wesentliche Komponente dar. Eine zunehmende Anzahl von Kinobetreiber*nnen setzt bereits auf die Produktion von Solarstrom mit der hauseigenen Photovoltaikanlage. In mehreren Bundesländern wird die Installation von PV-Anlagen künftig Pflicht.
Nach Hamburg, Bremen und Baden-Württemberg ist in Berlin ein Solargesetz beschlossen worden, um in der Hauptstadt künftig die Solarpotenziale auf den Dächern stärker auszuschöpfen. Bei größeren Dachsanierungen von Gebäuden, deren Nutzfläche mehr als 50 Quadratmeter beträgt, müssen in Berlin künftig mindestens 30 Prozent der Nettodachfläche mit einer Photovoltaik-Anlage bestückt werden. Ausnahmen sieht das Solargesetz vor, wenn das Dach nach Norden ausgerichtet oder die Errichtung einer Anlage technisch unmöglich ist. Anstelle von Photovoltaikanlagen auf dem Dach können auch solarthermische Anlagen oder Fassaden-PV-Anlagen errichtet werden.
In Berlin gilt die Photovoltaik-Pflicht gilt ab dem 1. Januar 2023 für sämtliche Neubauten und Bestandsgebäude, bei denen das Dach wesentlich umgebaut wird.
Photovoltaik-Anlagen bestehen aus PV-Modulen, einem Wechselrichter, Montagesystem sowie der Verkabelung. Das Halbleitermaterial der Solarzellen setzt unter dem Einfluss von Sonnenlicht Elektronen in Bewegung setzt, wodurch Strom erzeugt wird. Der produzierte Gleichstrom wird über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Zu den verschiedenen Materialien und Konzepten für Solarzellen, die sich durch Formen und Leistungsdaten unterscheiden, gehören kristalline Siliziumzellen, Dünnschichtzellen sowie organische Solarzellen. Den höchsten Marktanteil von über 95 Prozent besitzen mono- und polykristalline Module, die in der Regel aus kristallinen Siliziumzellen, Glas, Laminat und einem Aluminiumrahmen bestehen.
Neben den herkömmlichen PV-Modulen kommen zunehmend dachintegrierte Photovoltaik-Systeme auf den Markt. Die Solardachziegel können wie traditionelle Dachziegel verlegt werden und besitzen etwa das gleiche Gewicht wie klassische Dachziegel, so dass die Dachstatik dadurch nicht beeinträchtigt wird. Da Ziegel und Solarmodul bei dieser Lösung zu einem robusten Bauteil verbunden werden, bleiben die Wasserführung und Dichtigkeit ebenfalls erhalten. Die Kabel und Steckkontakte liegen bei diesem System unter der Dachhaut und sind somit gegen Witterungseinflüsse geschützt. Mit Solardachziegeln lassen sich auch Dachflächen für die PV-Nutzung erschließen, die für die Installation von Standardmodulen nicht geeignet erscheinen. Auch Dachfenster und Lüftungsrohre stellen kein Hindernis für die Installation und den effizienten Betrieb von Solardachziegeln dar.
Da die von der Bundesnetzagentur festgelegte Vergütung für den in das öffentliche Stromnetz eingespeiste PV-Strom in der Regel erheblich unter dem von den Stromanbietern angebotenen Tarifen liegt, bietet es sich an, den erzeugten Solarstrom zeitversetzt zu nutzen. Dies erfordert die Installation von Batteriespeichern, für die es eine wachsende Anzahl von Fördermöglichkeiten gibt. Um die benötigte Speicherkapazität ermitteln zu können, hat die Hochschule für Technnik und Wirtschaft Berlin einen sogenannten Unabhängigkeitsrechner entwickelt, der kostenlose online bereit steht.
Aufschluss über die Effizienz von Solarzellen und Solarmodule gibt der aktuelle Photovoltaik-Report, den das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE erstellt hat. Die energetische Amortisationszeit für Dachanlagen mit in China produzierten Siliziumsolarmodulen und einer Effizienz von 19,9 Prozent liegt in Europa bei 1 bis 1,3 Jahren. Diese sogenannte “energy payback time” bezeichnet die Zeitspanne, die ein Kraftwerk betrieben werden muss, um die investierte Energiemenge bereitzustellen. Nach dieser Zeit hat die Anlage so viel Energie produziert wie für Herstellung, Betrieb und Entsorgung aufgewendet werden müssen.
Nach den Untersuchungen des Umweltbundesamts entstehen durch die Herstellung, den Betrieb und die Entsorgung einer Photovoltaikanlage Vorketten-Emissionen in Höhe von 55 Gramm CO2-Äquivalente/kWh. Bei Steinkohle- und Gaskraftwerke liegen die Emissionen mit 694 Gramm CO2-Aquivalente/kWh um ein Vielfaches höher. Im Vergleich mit fossilen Kraftwerken reduziert die Stromerzeugung per Photovoltaik-Analgen massiv die Freisetzung von CO2-Emissionen und bremst damit effektiv den Treibhauseffekt.
