Home> Themen > Energie > Solarstrom > Photovoltaik Warum Photovoltaik kein Kohlendioxid spart   Dipl.-Phys. Werner Scholtyssek mailto:wjscholtyssek@aol.com     Die heutige Photovoltaik(PV)-Technik ist unter den möglichen Formen der Erneuerbaren Energien die umweltschädlichste, die bei weitem teuerste und die mit den geringsten Aussichten, wesentlich zur Energieversorgung in Deutschland beitragen zu können. Trotzdem wird sie am stärksten gefördert und erfährt enorme Zuwachsraten. Warum?   Umwelteinwirkungen   Ergebnisse aus Lebensdaueranalysen zeigen, dass die Umweltbelastung durch die PV-Technik in Form von Kohlendioxidausstoß, Bodenversauerung (SO2) und Bodenüberdüngung (PO43-, Phosphate) 5 bis 10 mal so hoch ist wie durch Wind- oder Wasserkraft /1/ (Abb. 1). Das ist die Folge der energieintensiven und wenig umweltfreundlichen Prozesse bei der Herstellung der Photozellen, der Tragestrukturen und der Elektrik für die Solarmoduln.   Abb. 1 Wirkungspotenziale verschiedener Stromerzeugungsarten (nach Voß et al., IER Stuttgart , /1/)     Die heutige PV-Technik ist in ihren Umwelteinwirkungen vergleichbar mit fossilen Stromerzeugungsarten. Gegenüber Erdgas ist sie zum Teil deutlich schädlicher.   Kohlendioxideinsparung durch PV: Es wird gerne gesagt, dass ein Kilowatt Peak (kWp) PV 0,5 Tonnen Kohlendioxid im Jahr einspart. Dies gilt dann, wenn PV-Strom Kohlestrom ersetzt, was eine Einsparung von ca 0,6 kg CO2 pro Kilowattstunde (kWh) Strom bringt (Abb 1). Bei erzeugten 800 bis 900 kWh pro kWp und Jahr ergibt das die genannten 0,5 Tonnen. In Deutschland haben wir jedoch fast 40 % CO2-freien Strom aus Kernkraft, Wasser und Wind, 50 % Kohlestrom, der Rest Erdgas und anderes. Tatsächlich wird die stark schwankende Solarstromeinspeisung nicht durch Kohlestrom, sondern hauptsächlich durch Erdgas- und Wasserstrom geregelt, weil diese den schnellen Lastwechseln des Solarstroms leichter folgen können. Folglich liegt die Kohlendioxidbilanz bei nahe Null oder ist sogar negativ.   Die Höhe der Kohlendioxideinsparung durch PV hängt von der ersetzten Stromerzeugungsart ab. Sie ist kleiner als die oft genannten 0,5 Tonnen CO2 pro kWp und Jahr.   CO2-Einsparung durch PV-Einführung in Deutschland: Seit der Novelle des Erneuerbaren Energien Gesetzes (EEG) hat die PV eine Zubaurate von mehr als 50 % pro Jahr, d.h. der Anlagenbestand verdoppelt sich in weniger als zwei Jahren. Die Energieamortisationszeit, das ist die Zeit, während der die Anlage arbeiten muß, um die Energie zu ihrer Herstellung wieder hereinzuholen, beträgt mehr als sechs Jahre /1/. Bei diesem Trend wird für die Erstellung von neuen PV-Anlagen mehr Energie aufgewendet und damit CO2 freigesetzt, als durch den Betrieb der vorhandenen Anlagen eingespart wird. Abb. 2 zeigt die Kohlendioxidfreisetzung und –einsparung bei (unrealistischen, siehe oben) 0,6 kg CO2-Einsparung pro kWh PV-Strom. Die Einsparung ist in Wirklichkeit viel geringer.   Abb. 2 Kohlendioxidbilanz der PV Einführung in Deutschland.   Unter obigen Voraussetzungen werden bis 2020 ungefähr 200 Millionen Tonnen CO2 freigesetzt, aber nur ca 110 Millionen Tonnen eingespart.   Es wird mehr Kohlendioxid produziert als eingespart, solange die Verdopplungszeit des Anlagenbestandes kürzer ist als die Energieamortisationszeit.   Um die Kohlendioxidbilanz zu verbessern, müßte die Markteinführung der PV in Deutschland gedrosselt statt weiter angeheizt werden. Erst wenn die Zubaurate des Anlagenbestandes deutlich unter 10 % pro Jahr sinkt, ist eine Einsparung an Kohlendioxid auch während der Einführungsphase zu erwarten. Aus Klimagründen ist das unbedingt erforderlich.   Weitere Umweltaspekte: Die Nutzung der PV ist flächenintensiv. Die Dachflächen in Deutschland von ca 800 km2 könnten zu einem Drittel für PV genutzt werden für etwa 3 % Beitrag zur Gesamtstromversorgung. Eine hypothetische Vollversorgung mit PV-Strom würde etwa 7000 km2 Kollektorfläche und eben so viel Servicefläche benötigen, entsprechend der sechsfachen Fläche des Saarlandes oder der vierzehnfachen Fläche aller Weinanbaugebiete in Deutschland. Der Boden unter diesen 14000 km2 Solarpanels würde nie die Sonne sehen.   Wirtschaftlichkeit   Ganz offensichtlich ist PV-Strom bei einem Preis von 60 Cent pro kWh nicht wirtschaftlich.   Es würde sich kaum jemand eine PV-Anlage auf das Dach bauen, wenn er nicht, durch das EEG gedeckt, die Kosten bei den Mitbürgern eintreiben könnte.   Eine Kostensenkung durch Erhöhung der Produktion ist nur begrenzt zu erwarten. Bei 5 % Degression pro Jahr kostet die kWh in 15 Jahren immer noch 30 Cent und ist gegenüber Gas-, Kohle- oder Kernkraftstrom noch vielfach teurer. Die Hälfte der heutigen PV-Kosten wird durch gängige Technik wie Tragestrukturen, Elektrik, Wechselrichter usw. verursacht, die durch vermehrte Produktionszahlen kaum billiger werden. Die heutige PV-Technik kann deshalb in den nächsten Jahrzehnten auf dem freien Markt nicht konkurrenzfähig werden. Auch das Argument der "guten Tat" („Treibhausgefahr vermeiden“) kann die enormen Kosten der Photovoltaik nicht rechtfertigen. Die folgende Tabelle zeigt die Kosten der Kohlendioxidvermeidung für einige alternative Einsparmöglichkeiten.     Tonnen CO2 pro Jahr gespart Kosten, € pro Tonne CO2 Stromerzeugung            PV 10 kWp, 900 h/a                     1) 5,5 900        Wind, 1 MW, 2000 h/a                  2) 2000 50 Hausisolierung                                        3) 3,5 0 Verzicht auf eine Urlaubsfernreise           4) 4 -250 PKW, 2 l/100 km weniger Verbrauch     5) 1 -300 1) Einsparung gegen Kohle: 0,6 kg pro kWh 2) Einsparung gegen Kohle: 0,9 kg pro kWh 3) Investition 20 k€, Einsparung von 1000 l Öl pro Jahr, 40 Jahre Laufzeit, 0,5 € pro l Öl 4) 10 000 km, pro Kopf und Reise 5) pro PKW, 15 000 km/a   Auch eine gute Tat muß bezahlbar bleiben. Vor allem sollte sie nicht aus den Taschen der Mitbürger bezahlt werden.   Im Bereich des Energieverbrauchs ist ein erhebliches Potenzial für Energieeinsparung und damit Kohlendioxidvermeidung vorhanden, zum Nulltarif oder sogar verbunden mit Geldeinsparung. Dieses Potenzial wird kaum genutzt. Der Rat für Nachhaltige Entwicklung hat in seinem Gutachten vom November 2004 /2/ angemahnt, dass die derzeitige Energiepolitik der Bundesregierung zu sehr auf die Energieerzeugung orientiert ist und die Möglichkeiten auf der Verbrauchsseite vernachlässigt. Der Rat kritisiert, dass ein tragbares und nachhaltiges Konzept zur CO2-Vermeidung im Programm der Bundesregierung nicht festzustellen ist. Mit der EEG Novelle haben sich die Politiker aus der Kostenverantwortung für die Erneuerbaren Energien gestohlen und dem Wildwuchs besonders auf dem PV-Markt Tür und Tor geöffnet. Damit hat die Politik Ermahnungen zu einer dauernden Kontrolle des Marktes, die in dem Gutachten des Bundesrechnungshofes zum 100.000 Dächer Programm /3/ ausgesprochen wurden, vollkommen ignoriert. In dem zitierten Gutachten wurde auch festgestellt, dass die Photovoltaik bereits vor der EEG Novelle überfördert wurde. Durch die erhöhte Einspeisevergütung ist dies in noch stärkerem Maß der Fall. Dabei sollten Fördermaßnahmen folgende Anforderungen erfüllen: - spürbare Lenkungswirkung (Geeignetheit) - vorübergehender Charakter (keine Dauersubventionen) - degressive Ausgestaltung (Anreiz zur Leistungssteigerung) - keine Überförderung (zusammen mit anderen Maßnahmen max. 100 %) - so wenig Mitnahme-Effekte wie möglich. Diesen Anforderungen genügt das EEG nach der Novelle nicht mehr.   Stromversorgung mit Photovoltaik in Deutschland   PV kann grundsätzlich nur einen kleinen Beitrag zur Gesamtstromversorgung leisten, vor allem wegen der unregelmäßigen und zeitlich knappen Verfügbarkeit des Solarstroms. Für einen Beitrag von 10 % zur Gesamtstromversorgung müßten ca 60 GWp (Gigawattpeak = Millionen kWp) Kollektorfläche installiert werden. An einem Sonnentag würde damit der gesamte Strombedarf in Deutschland gedeckt werden können, das heißt, alle anderen Kraftwerke einschließlich Wind-, Wasser-, Biokraftwerke usw. müßten abgeschaltet werden. Das ist technisch nicht möglich. Da billige, leistungsfähige und in großem Maßstab einsetzbare Speicher für elektrische Energie nicht in Sicht sind, kann überschüssiger Strom auch nicht gespeichert werden.   Netztechnisch regelbar sind maximal ca. 10 GWp PV, entsprechend etwa 1,5 % Beitrag zur Gesamtstromversorgung.   Schlußfolgerung   Die heutige PV Technik hat deutliche und grundsätzliche Nachteile in ökologischer, ökonomischer und stromnetztechnischer Hinsicht. Diese sind durch eine agressive Förderpolitik nicht zu beseitigen und werden durch eine überhastete Markteinführung eher verstärkt. Die PV-Förderung ist nur zu verstehen als eine Industrieförderung für den Aufbau von Kapazitäten für einen potenziellen Exportmarkt. Das wird von der Solarwirtschaft auch ungeniert zugegeben /4/. Die jetzige Form der PV-Förderung hat damit keine Berechtigung im EEG.   Die industrieorientierte Förderung zur Markteinführung der heutigen PV-Technik sollte gedrosselt werden zugunsten einer verstärkten Forschung und Entwicklung wirtschaftlicher, energie- und materialsparender Herstellungstechniken und wirksamer Speichersysteme, für eine zukunftsfähige Solarstromtechnologie.   Referenzen   /1/ A. Voß et al., „Ganzheitliche Bilanzierung der Energie- und Stoffströme von Energieversorgungstechniken“, IER, Uni Stuttgart, August 2000, ISSN 0938-1228 /2/ Rat für nachhaltige Entwicklung, „Effizienz und Energieforschung als Bausteine einer effizienten Energiepolitik“, texte Nr. 14, November 2004 /3/ Bundesrechnungshof, „Prüfung des 100.000 Dächer Solar-Strom-Programms des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie“, Oktober 2001 /4/ Pressemitteilung der Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft vom 10. 1. 2005