Photovoltaikanlagen haben es uns ermöglicht, aus der Energie der Sonne nutzbaren Strom zu erzeugen, und damit eine klimaschonende Alternative zu Kohle, Gas und Öl geschaffen. Doch wie jede Medaille hat auch die Photovoltaik eine Schattenseite, die man im Ganzen betrachten muss, um die Effizienz für den Klimaschutz richtig zu bewerten.
Die nötigen Rohstoffe für die Herstellung von Solarmodulen
Die am weitesten verbreitete Technologie in der Photovoltaik-Branche sind heute kristalline Photovoltaik-Module auf Siliziumbasis. Der Großteil an Rohstoffen für die Herstellung von Solarmodulen dieser Art ist in der Beschaffung relativ unproblematisch. Denn das benötigte Silizium ist in großen Mengen vorhanden, es wird nämlich aus einfachem Sand gewonnen. Ansonsten wird hauptsächlich Aluminium, Kunststoff und etwas Silber verwendet.
Allerdings wurde der Silberanteil aufgrund der knappen Vorräte schon stark reduziert und es wird aktuell an Lösungen gearbeitet, das benötigte Silber durch Kupfer zu ersetzen. Damit wäre auch ein starker Ausbau an Solarmodulen weltweit ohne Probleme möglich, denn Kupfer gibt es in rauen Mengen auf der Erde. Da für die effiziente Nutzung einer Solaranlage in der Regel auch ein Stromspeicher gebraucht werden, sieht die Rechnung allerdings schon anders aus. Denn der Marktführer in diesem Bereich basiert auf Lithium und das ist ein sehr knapper Rohstoff auf unserer Erde. Besonders der Abbau der seltenen Erde verursacht oft Probleme für die Umwelt.
Update intern: Energiewende darf nicht mit Raubbau einhergehen – deshalb ist die Forschung an eine Alternative zu Lithium so wichtig!
Der Abbau von Rohstoffen für Photovoltaikanlagen und die Folgen für die Umwelt
Damit beginnen die Probleme der “sauberen” Technologie, allerdings betrifft das die gesamte Elektrobranche, von Elektroautos über Stromspeicher bis zu Smartphones. Im Dreiländereck zwischen Bolivien, Chile und Argentinien liegen die Salzwüsten auf knapp viertausend Höhenmetern, und genau dort sollen sich ca. 70 % der weltweiten Lithiumvorkommen befinden.
Durch das langsame Austrocknen des Salzsees sollen so bis zu 10 Millionen Tonnen Lithium entstanden sein, die wertvolles Ausgangsmaterial für unsere moderne Technologie sind. Der Abbau durch ausländische Firmen und Investoren hat bereits vor Jahren begonnen und die Folgen für die Umwelt sind für die indigene Bevölkerung bereits schmerzliche Realität. Die Salzwüsten Argentiniens sind seit Jahrhunderten die Heimat des Nomadenvolkes der Kolla, einfache Lama-Hirten, die durchs Land streifen und nur von ihren Tieren im Einklang mit der Natur leben.
Doch die Idylle ist bedroht, denn mit dem Abbau des seltenen und wertvollen Rohstoffes kommen immer mehr Maschinen, Chemikalien und giftige Hinterlassenschaften in die Natur. Das Grundwasser wird vergiftet und die Tiere kommen mit Missbildungen und Tumoren zur Welt, die sie nur kurze Zeit später sterben lassen. Zudem sind für den Abbau gigantische Mengen an Wasser nötig, für die Herstellung von einer Tonne Lithiumsalz sind ca. 1 Million Liter Wasser nötig. Dabei handelt es sich zwar um Salzwasser, das ohnehin nicht für Menschen oder Tiere genutzt werden kann, doch infolgedessen sinkt der allgemeine Grundwasserspiegel in der Region. Das führt zu Problemen für die Einheimischen, denn ihre Brunnen liegen so oft trocken.
Durch die massiven Bergbau-Aktivitäten werden zudem die natürlichen unterirdischen Barrieren zwischen Grundwasser und Salzwasser zerstört. So sind viele Brunnen der Einheimischen, aber auch die Trinkstellen der Tiere versalzen und so nicht mehr zu gebrauchen.
Der Herstellungsprozess von Lithium
Das Lithium muss aus unterirdischen Vorkommen gewonnen werden, dazu muss das Material erst freigelegt werden, das geschieht meist durch gezielte Sprengungen. Anschließend werden die Lithiumsalze, die sich meist in unterirdischen Flussläufen finden, mit Wasser weggespült und in riesige Becken geleitet. Dort verdunstet der Großteil des Wassers durch die starke Sonneneinstrahlung relativ schnell.
Die so gewonnene Lösung hat aber nur einen Lithiumgehalt von ca. 5 %, um reineres Lithium zu gewinnen, wird die Sole mit Chemikalien versetzt, um den Lithiumgehalt zu erhöhen. Oft werden die kritischen Chemikalien von den Bergbauunternehmen nicht richtig gelagert, verteilen sich so in der ganzen Umgebung und vergiften auf Dauer Tier und Mensch. Eine wirkliche Kontrolle der Regierungsbehörden dort gibt es kaum, oft ist auch Korruption im Spiel.
Die Herstellung von Photovoltaik-Anlagen in China
Vor über einem Jahrzehnt begann der Niedergang der einst blühenden deutschen Solarindustrie, vor allem durch stark gesunkene Preise für die Module. Den asiatischen Konkurrenten mit ihren günstigen Fertigungs- und Personalkosten konnte man in Deutschland auch mithilfe der Politik wenig entgegensetzen. So ist es passiert, dass heutzutage über 80 % aller Fertigungsstufen von Solarmodulen aus China stammen, damit haben wir uns in eine gefährliche Abhängigkeit manövriert, die den Traum der Energiewende gefährdet. Denn auch die allermeisten Ersatzteile stammen aus chinesischer Produktion. Allerdings haben die Chinesen mit über 50 Milliarden Dollar auch ca. zehnmal so viel in die Produktionskapazitäten von Solarmodulen investiert wie Europa.
Nachteile der Produktion in China
Die Produktion in China bringt aber noch andere Nachteile mit sich, denn das Land der aufgehenden Sonne versorgt sich größtenteils mit klimaschädlich erzeugtem Strom aus Kohle und Gas. Auch die weiten Transportwege nach Europa oder in die USA tragen ihren Teil dazu bei, den CO₂-Ausstoß von Solarmodulen bei der Herstellung zu erhöhen, das macht etwa 3 % aus.
Für die Zukunft könnte sich das Blatt allerdings wenden, denn auch China arbeitet daran, CO₂-neutral zu werden, das offizielle Ziel ist bisher 2060. Auch die gestiegene Effektivität bei der Produktion wird in naher Zukunft dazu führen, dass weniger Rohstoffe nötig sind und weniger Treibhausgase ausgestoßen werden.
Allerdings sind in China auch die Umweltschutzbestimmungen und das allgemeine Verständnis viel niedriger. Das hat zur Folge, dass die Umweltbelastungen unter chinesischer Produktion etwa doppelt so hoch sind wie in Europa. Zudem werden in chinesischen Produktionsstätten Menschenrechte oft verletzt und teilweise sogar noch Zwangsarbeit für die Herstellung eingesetzt. Gerade die Provinz Xinjiang hat sich in der Vergangen dabei negativ hervorgetan.
Das Recycling von Photovoltaik-Modulen
Ein großer Vorteil von Photovoltaik-Anlagen ist, dass sich ihre Komponenten zu über 95 % problemlos recyceln lassen. So können die wertvollen Rohstoffe und Metalle nach der Lebensdauer der Anlage wieder für den Bau neuer Module verwendet werden. Die Abbaugebiete und die Umwelt wird so geschont. Schon heute werden bei der Produktion von Photovoltaik-Modulen oft Rohstoffe aus alten Anlagen wiederverwendet.
Wie nachhaltig ist Photovoltaik im Ganzen?
Schauen wir uns konkrete Zahlen an: Laut dem Fraunhofer-Institut für Forschung entstehen bei der Produktion von Photovoltaik-Modulen pro erzeugte kWh-Strom etwa 50 g CO₂-Emissionen. Nur Wasser- und Windkraft ist bei der Herstellung noch schonender. Der entscheidende Vorteil bei der Photovoltaik ist allerdings, dass beim Betrieb der Anlage keinerlei Treibhausgase oder sonstige gefährliche Stoffe ausgestoßen werden.
Im Vergleich zu traditionellen Energiequellen, wie Kohle- und Gaskraftwerken, ist die CO₂-Bilanz bei der Produktion jedoch zehn- bis zwanzigmal besser. Es muss allerdings mehr in Vorleistung gegangen werden, bevor man in den Genuss kommt, und das ist genau der Knackpunkt. Lange Zeit war die Menschheit zu bequem, um weiterzudenken und diese nötigen Investitionen in Kauf zu nehmen. Oft wird von Photovoltaik Gegnern angeführt, dass der CO₂-Ausstoß bei der Herstellung die Einsparung durch die klimaschonende Stromerzeugung übersteigt, doch das ist schlicht falsch.
Je nach Modell und Ausrichtung der Anlage amortisiert sich die Anlage CO₂-technisch bereits nach zwei bis sechs Jahren. Da die meisten Photovoltaik-Anlagen eine Lebensleistung von mindestens zwanzig Jahren aufweisen, ist die CO₂-Einsparung auf jeden Fall gegeben und wertvoller Beitrag zum Klimaschutz. Es ist schon klar, dass Photovoltaik-Technologie nicht die alleinige Lösung für den Energiehunger der Menschheit sein kann, aber sie ist dennoch ein ganz entscheidender Faktor. Auch andere Technologie wie Wasser- und Windkraft, aber auch Biogasanlagen müssen weiter konsequent ausgebaut werden. Denn so kann die Photovoltaik eine wunderbare Ergänzung zu den anderen Energiequellen bieten.
Pläne für europäische Produktion von Solarmodulen
Um endlich wieder unabhängiger von anderen Staaten bei der Energiewende zu werden, plant sowohl Deutschland als auch verschiedene andere europäische Staaten die Produktion von Solarmodulen wieder hier her zu verlagern. Das hätte zudem den Vorteil kürzerer Transportwege und auch der Energiemix bei der Stromversorgung ist in Deutschland aktuell viel grüner. Etwa die Hälfte des erzeugten Stroms wird aus nachhaltigen Energiequellen gewonnen.
Fazit Schattenseiten von Photovoltaikanlagen
Die Photovoltaik ist eine wunderbare Technologie, die uns helfen kann, von umweltschädlichen Energiequellen endlich wegzukommen. Allerdings ist dafür auch ein umweltschonender Ausbau der Infrastruktur sowie der Produktion und Abbau der Rohstoffe nötig. Das muss durch die Politik vorangetrieben werden. Durch weitere Forschung und Entwicklung kann es uns gelingen, immer weniger seltene Erden für die Herstellung zu verwenden und so die Umweltbelastung auf ein Minimum zu reduzieren. Zudem muss auch die Energieversorgung durch andere nachhaltige Ressourcen weiterentwickelt werden. So können wir in Zukunft vielleicht bald von einem Mix aus nachhaltigen Energien profitieren und den fossilen Brennstoffen Adieu sagen.
