Antworten auf häufig gestellte Fragen

Wir stellen uns ihren Fragen, um Missverständnisse in Bezug auf Solarenergie zu vermeiden.

 

Was ist Solarenergie?

Kann der Weltenergiebedarf mit Solarenergie gedeckt werden?

Ist die Technologie so weit ausgereift, daß sie weltweit in großem Maßstab eingesetzt werden kann?

Führt die Nutzung von solaren Energien zu Flächenverlusten?

Ist die Nutzung der Sonnenenergie zu teuer?

Wieviel Energie erzeugt eine Solaranlage im Verhältnis zu der für die Herstellung verbrauchten Energie?

Ist die Herstellung von Solaranlagen Umweltverträglich?

Wie groß ist der ökologische Rucksack einer Solaranlage?

Ist bei Solaranlagen vollständiges Recycling möglich?

Ist die Infrastruktur zur Nutzung von solaren Energien vorhanden?

Wie groß ist die Verfügbarkeit des Primärenergieträgers Sonnenenergie?

Wie sieht es mit der Verfügbarkeit der Technologie aus?

Wie groß ist die technische Zuverlässigkeit?

Wie groß ist die CO₂-Reduktion durch die Nutzung von Solarenergie?

Wie groß ist die Sabotageanfälligkeit?

Wie groß sind die Abrisskosten?

Welche Rolle spielt die Photovoltaik für die Energieversorgung?

 

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Was ist Solarenergie?

Solarenergie ist die direkte technische Umsetzung der Sonnenstrahlung in eine für den Menschen nutzbare Energieform. Man unterscheidet dabei zwischen Solarthermie (der Erzeugung von Wärme) und der Photovoltaik (der Erzeugung von Strom). Das Wort Photovoltaik ist eine Zusammensetzung aus dem griechischen Wort für Licht und dem Namen des Physikers Alessandro Volta. Es bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Der Umwandlungsvorgang beruht auf dem bereits 1839 von Alexandre Becquerel entdeckten Photoeffekt. Unter dem Photoeffekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.

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Kann der Weltenergiebedarf mit Solarenergie gedeckt werden?

Ja!

Die täglich auf die Erde eingestrahlte Sonnenengergie entspricht etwa dem 10.000-fachen der Energiemenge die pro Tag weltweit benötigt wird. Bei den heutigen technischen Möglichkeiten kann mit Solarenergie das Zwei- bis Dreifache des heutigen Weltenergiebedarfs gedeckt werden. Die von der Sonne pro Jahr auf die gesamte Erdoberfläche einfallende Energie beträgt 795 · 1015 kWh (1). Dieses Gesamtpotential an Sonnenstrahlung kann mit dem Weltprimärenergieverbrauch von 95,80 · 1012 kWh (1991) verglichen werden (2). Das Angebot an Sonnenenergie ist also um den Faktor 8300 größer als der Weltenergiebedarf. Legt man nur die reine Landfläche von 149 · 1012 m² zugrunde (29 % der Erdoberfläche), so fällt immer noch das 2400-fache an benötigter Energie ein. Auch wenn von dieser auf die Erdoberfläche einfallenden Energie nur ein Bruchteil für die Energiewandlung zur Verfügung steht, kann man feststellen, daß die Sonnenenergie mehr als ausreichend wäre, alle Energiebedürfnisse der Menschheit zu befriedigen. Um in Deutschland den gesamten Jahresstrombedarf (470,7 · 109 kWh, 1991) mittels Photovoltaik-Anlagen abzudecken, wäre bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 15 % eine Solarzellenfläche von 3,13 · 109 m² notwendig, d. h. ca. 0,89 % der Fläche Deutschlands. Allein mit der Summe aller Dachflächen könnte man ca. 115% des Jahresstrombedarfs (1991) decken. Wie diese Zahlen zeigen, ist das Solarenergieangebot also mehr als ausreiched, um die Nachfrage nach Energie zu befriedigen.

(1) A. Goetzberger, V. Wittwer, Sonnenenergie – Physikalische Grundlagen und thermische Anwendungen, Teubner Studienbücher, Stuttgart, 1986

(2) Bundesministerium für Wirtschaft, Referat Öffentlichkeitsarbeit (Hrsg.), Energie Daten 92, 93, Nationale und internationale Entwicklung, Bonn, 1993

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Ist die Technologie so weit ausgereift, daß sie weltweit in großem Maßstab eingesetzt werden kann?

Ja!

Die Solartechnologie (Photovoltaik und Solarthermie) ist schon seit einigen Jahren so weit ausgereift, daß sie weltweit in großem Maßstab eingesetzt werden kann. Alle wichtigen Techniken zur Nutzung der solaren Energien sind entwickelt und demonstriert. Sie stehen prinzipiell für den breiten Einsatz bereit.

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Führt die Nutzung von solaren Energien zu Flächenverlusten?

Nein!

Bei einer konsequenten Nutzung von Dachflächen kann man gegenüber dem Flächenverbrauch beim Kohle- und Uranabbau sogar mit einem Flächengewinn rechnen.Um in Deutschland den gesamten Jahresstrombedarf (470,7 · 109 kWh, 1991) mittels Photovoltaik-Anlagen abzudecken, wäre bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 15 % eine Solarzellenfläche von 3,13 · 109 m² notwendig, d. h. ca. 0,89 % der Fläche Deutschlands. Allein mit der Summe aller Dachflächen könnte man ca. 115% des Jahresstrombedarfs (1991) decken.Es ist nicht notwendig, für die Photovoltaik große zusammenhängende Flächen bereit zu stellen. Der Vorteil der Photovoltaik liegt in der Möglichkeit der Dezentralisierung. Dachflächen, Häuserfronten, Lärmschutzwände, Überdachungen von Verkehrswegen usw. können genutzt werden. Hier gibt es keine Flächenprobleme.

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Ist die Nutzung der Sonnenenergie zu teuer?

Nein!

Solaranlagen sind zur Zeit noch recht teuer, da sie nur in geringen Stückzahlen produziert werden. Bei einer ernsthaften Nutzung der Sonnenernergie sinken die Kosten unter die derzeitigen Energieerzeugungskosten. Tatsächlich schneiden die Solaren Energien bei einem Vergleich mit herkömmlichen Energieträgern auf der Basis der heutigen Käuferpreise meist schlechter ab. Dieser Maßstab ist aber aus zwei Gründen unsinnig. Erstens befinden sich fast alle solaren Energietechnologien noch nicht in einer automatisierten Massenproduktion, die die Kosten drastisch reduzieren würde. Und zweitens werden die externen Kosten der herkömmlichen Energien immer noch nicht in deren Verkaufspreise eingerechnet, so daß sich die ökologischen und volkswirtschaftlichen Vorteile der solaren Energien nicht in den Käuferpreisen wiederspiegeln.

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Wieviel Energie erzeugt eine Solaranlage im Verhältnis zu der für die Herstellung verbrauchten Energie?

5 bis 21 mal mehr!

Photovoltaikanlagen, die aus polykristallinen Siliziumzellen bestehen, erzeugen während ihrer Lebensdauer in Deutschland mindestens sieben mal mehr Energie als für ihre Herstellung benötigt wird. Die energetische Amortisationszeit von Solarzellen beschreibt den Zeitraum, der nötigt ist, um die zur Produktion aufgewendete Energie wieder „zu ernten“. Vergleicht man die Produktionsenergie einer Solarzelle mit der über ihre Lebenszeit erzeugten Energie, so ergibt sich der Erntefaktor. Erntefaktoren und Amortisationszeiten sind unter anderem vom Standort und dem Zellentypus abhängig.

Am besten schneiden hier die Dünnschichtzellen ab, am schlechtesten kristallines Silizium. Die Werte für MIS-Zellen liegen in der gleichen Größenordnung wie die für amorphes Silizium.

Lebensdauer: 30 Jahre = 360 Monate

monokristallines Silizium:
Wirkungsgrad 14,5…15,5%
Amortisationszeit: 48…75 Monate
Erntefaktor: 4,8…7,4

polykristallines Silizium:
Wirkungsgrad 12…14%
Amortisationszeit: 25…57 Monate
Erntefaktor: 6,2…14

amorphes Silizium:
Wirkungsgrad 7…11%
Amortisationszeit: 17…41 Monate
Erntefaktor: 8,6…21

(1) Adler, U.: Energetische Erntefaktoren, DGS-Sonnenenergie, Heft 6/1993, S.10- 12.

(2) Hagedorn, Gerd; Ilmberger, Florian: Kumulierter Energieverbrauch und Erntefaktoren von Windkraftanlagen, Energiewirtschaftliche Tagesfragen, Heft 1/2 1993, S.42-51.

(4) Hagedorn, Gerd: Hidden Energy in Solar Cells and Photovoltaic Power Stations, 9th EC Photovoltaik Solar Energy Conference, Freiburg 1989, pp. 542- 545.

(5) Lewin, Bernd: CO₂-Emissionen von Energiesystemen zur Stromerzeugung der Energiewandlungsketten, Dissertation an der TU-Berlin, 1993. Nach einer Studie der Forschungsstelle der Energiewirtschaft liefern Solaranlagen sogar in Mitteleuropa das 7-fache der aufgewendeten Herstellungsenergie – einschließlich der Energie für die Herstellung der Systemkomponenten – zurück.

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Ist die Herstellung von Solaranlagen Umweltverträglich?

Ja!

Die Herstellung von Solaranlagen führt zu keiner Umweltbelastung.Dieser Vorwurf zielt meist auf die Photovoltaik. Die teilweise geäußerte Furcht, daß etwa bei der Massenproduktion von Solarzellen große Mengen toxischer Stoffe anfallen, ist unbegründet. Dies haben umfangreiche Lebenszyklusanalysen inzwischen nachgewiesen (1, 2, 3, 4). Auch Auswirkungen des sogenannten ökologischen Rucksacks, also der Summe der Stoffströme, die in der industriellen Vorleistungskette von der Solarmodulfabrik bis zum Bergwerk mobilisiert werden, sind kein Grund, die Photovoltaik als bedenklich für Mensch und Umwelt einzustufen. Man hat nachgewiesen, dass sich unter südeuropäischen Einstrahlungsbedingungen aus einem Kilogramm Silizium genauso viele Kilowattstunden Strom gewinnen lassen wie aus einem Kilogramm angereichertem Uran.

(1) N.N.. Umweltauswirkungen bei der Herstellung und Nutzung von Solarzellen. KfA Jülich, Programmgruppe Systemforschung und Technologische Entwicklung, Angewandte Systemanalyse Nr. 64.

(2) Moskowitz, Fthenakis. In: Solar Cells 31/1991, pp.513-525.

(3) K. Kate et al.. Contribution of Photovoltaic Energy Systems to Energy Saving, Environment and Economy – An Approach Based on Life-Cycle-Anlysis, 13th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Nice, 1995, pp. 868-871.

(4) E.A. Alsema, B.C.W. van Engelenburg. Environmental Risks of CdTE and CIS Solar Cell Modules; 11th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Montreaux, 1992, pp. 995 – 998.5. B.C.W. van Engelenburg, E.A. Alsema. Environme6. M. Karus, R. Wittassek, W. Linden. Umweltaspekte bei der Nutzung von Cadmium-Tellurid-Solarzellen. 8. Internationales Sonnenforum, 1992, Berlin, S. 591-600.

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Wie groß ist der ökologische Rucksack einer Solaranlage?

Unbedenklich!

Auswirkungen des sogenannten ökologischen Rucksacks, also der Summe der Stoffströme, die in der industriellen Vorleistungskette von der Solarmodulfabrik bis zum Bergwerk mobilisiert werden, sind kein Grund, die Photovoltaik als bedenklich für Mensch und Umwelt einzustufen.

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Ist bei Solaranlagen vollständiges Recycling möglich?

Ja!

Photovoltaikanlagen können bei entsprechender Herstellungstechnik vollständig wiederverwertet werden. Um noch weitergehende Verbesserungen der Ökobilanz von Solarmodulen zu erreichen, können entsprechende Recyclingprozesse entwickelt werden. Glas und Silizium lassen sich einfach wiederverwerten. Problematisch ist allein die Auflösung des Modulverbundes, der auch Kunststoffe wie Ethylenvenylacetat enthält. BP Solar erprobt bereits mit guten Ergebnissen die Wiederverwendung von Solarzellen aus Modulen, indem das Ethylenvenylacetat chemisch gelöst wird. Neben der Energieeinsparung könnten auch deutliche Kostenreduzierungen durch Wiederverwertung der Solarzellen erreicht werden. Zukünftig werden Solarmodule so konstruiert werden, dass ein vollständiges stoffliches Recycling möglich ist. Demgegenüber können fossile und nukleare Kraftwerke niemals eine positive Energie- oder Stoffbilanz erreichen: Sie benötigen nicht nur für Herstellung und Abriss Energie und Rohstoffe, sondern sind auch während des Betriebes auf endliche Primärenergieträger angewiesen, die sie teilweise in Strom, zum größten Teil aber in Abwärme, Abgase, Asche und andere Reststoffe umwandeln. Die erneuerbaren Energietechnologien wie die Photovoltaik eröffnen dagegen die einmalige Chance, die Sonnenenergiewandler selbst mit Sonnenenergie herzustellen und die notwendigen Rohstoffe im geschlossenen Kreislauf zu führen. Die Auswirkungen auf Mensch und Umwelt werden damit auf das denkbar geringste Maß reduziert.

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Ist die Infrastruktur zur Nutzung von solaren Energien vorhanden?

Ja!

Infrastruktureinrichtungen sind vorhanden. Da Solarenergie nicht importiert oder zum Kraftwerk transportiert werden muß, benötigt man im Gegensatz zu fossilen und nuklearen Brennstoffen keine Infrastruktureinrichtungen zum Brennstofftransport. Der Anschluß von Photovoltaikanlagen an das Elektrizitätsnetz kann problemlos über den Hausanschluß erfolgen. Ansonsten werden infrastrukturelle Einrichtungen nur bei der Installation und Wartung benötigt. Dazu gehören die verkehrstechnische Anbindung zur Anlieferung der Anlagenteile sowie der Zugang zu den Anlagen für Wartungsarbeiten. Beides ist in der Regel gegeben.

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Wie groß ist die Verfügbarkeit des Primärenergieträgers Sonnenenergie?

Uneingeschränkt!

Die Reserven sind uneingeschränkt. Nach menschlichem Ermessen ist der Primärenergieträger Sonne unerschöpflich. Die Verfügbarkeit der Sonnenenergie kann nicht durch ihre Nutzung eingeschränkt werden. Die politische Verfügbarkeit ist uneingeschränkt. Es besteht keine Abhängigkeit von Brennstoffimporten, da keine Brennstoffe verbraucht werden. Die eingestrahlte Solarenergie kann als heimischer, kostenloser Brennstoff angesehen werden.

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Wie sieht es mit der Verfügbarkeit der Technologie aus?

Ist verfügbar!

Die Technologie photovoltaischer Anlagen ist verfügbar, jedoch sind die Produktonskapazitäten pro Jahr noch vergleichsweise gering. Die technische Entwicklung konzentriert sich weniger auf die Funktionsfähigkeit als auf folgende Punkte:

  • Erhöhung der energetischen Effizienz,
  • Reduktion der Herstellungskosten,
  • Steigerung der Lebensdauer der Einzelkomponenten,
  • Entwicklung der Dünnschicht-Solarzellen.

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Wie groß ist die technische Zuverlässigkeit?

Garantie bis 25 Jahre!

Eine der wesentlichen Eigenschaften der Photovoltaik ist, dass die Stromerzeugung ohne bewegliche Teile und damit ohne makroskopischen Verschleiß realisiert werden kann. Es verbleiben hauptsächlich die Einflüsse von Solarstrahlung und Witterung, gegen die aber Photovoltaikanlagen effektiv geschützt werden können. Ihre technische Zuverlässigkeit wird vielfach demonstriert und als hoch eingeordnet. Hersteller bieten bereits Garantiezeiten von 25 Jahren an.

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Wie groß ist die CO₂-Reduktion durch die Nutzung von Solarenergie?

Sehr groß!

Der Betrieb von Photovoltaikanlagen erfolgt ohne CO₂-Emission.
Lediglich bei der Herstellung der Komponenten werden über den Verbrauch von Elektrizität, Brennstoffen und nichtenergetischen Stoffen CO₂-Emissionen verursacht. Photovoltaikanlagen besitzen energetische Erntefaktoren größer als 1 (7 bis 20) und tragen somit zur CO₂-Reduktion bei.

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Wie groß ist die Sabotageanfälligkeit?

Niedrig!

Die dezentrale Struktur der Photovoltaik-Stromerzeugung bedingt, daß nennenswerte Störungen der Elektrizitätsversorgung nicht durch die Sabotage einer Anlage erreicht werden können. Ebenfalls mindernd auf die Sabotageanfälligkeit wirkt sich die hohe Akzeptanz der Photovoltaik in der Bevölkerung aus. Module, die auf Dächern angebracht sind, besitzen außerdem keinen ungehinderten Zugang.

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Wie groß sind die Abrisskosten?

Gering!

Da während des Betriebs von Photovoltaikanlagen keine Schadstoffe entstehen, die dazu führen, daß Komponenten oder Gebäude besonders entsorgt werden müssen, beschränken sich die Rückbaukosten auf die Demontage der Solargeneratoren und ggf. den Abriß von Betriebsgebäuden.

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Welche Rolle spielt die Photovoltaik für die Energieversorgung?

In 10 bis 30 Jahren die Hauptrolle!

Die Photovoltaik ist die Basisenergieerzeugung der Zukunft. Sie ist allein in der Lage den Weltenergiebedarf zu decken. Doch auch andere regenerative Energiequellen sollten intensiv genutzt werden.

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