Der ökologische Fußabdruck von Solarpanels: Vom Herstellungsprozess bis zum Recycling

Lange Zeit stand die Produktion von Solarpanels in der Kritik. Doch die technische Entwicklung vieler Produktionsbereiche sowie die die Steigerung der Leistung der Panele war rasant und so stellt sich die Frage, wie der ökologische Fußabdruck von Solarpanels heute ist. Gerade die Innovationen in der Solar-Panel-Herstellung der vergangenen Jahre macht eine erneute Betrachtung so spannend.

Damit sie aussagekräftig ist, muss der gesamte Lebenszyklus des Solarpanels berücksichtigt werden, also von der Herstellung des Panels bis zum Recycling. Eine aufrichtige Betrachtung ist notwendig, um ein realistisches Bild der Umweltauswirkungen der Solartechnologie zu erhalten. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Gewinnung der verwendeten Materialien zur Herstellung von Solarpanelen ebenfalls einen ökologischen Fußabdruck hat.

Herstellung von Solarpanels: Materialien und Methoden

Kernstück der Solarpanele sind die Solarzellen, zu deren Herstellung Quarzsand benötigt wird. Das Material wird hauptsächlich in den USA, China, Brasilien, Russland und Australien abgebaut. Daneben gibt es viele weitere Abbauregionen, einige davon liegen auch in Deutschland. Auch im Bereich des Quarzsandabbaus wird stetig daran gearbeitet und geforscht, den Abbau umweltfreundlich zu gestalten.

Etwa 80 Prozent der aktuell verwendeten Solarmodule bestehen aus etwa 1/5 Millimeter dicken kristallinen Siliziumscheiben. Unterschieden wird dabei zwischen zwei Arten, den mono- sowie den polykristallinen Zellen. Monokristallienen Zellen haben einen etwas höheren Wirkungsgrad, sind dafür aber in der Herstellung aufwändiger und teurer.

Neben dem Quarzsand werden zusätzlich unterschiedliche Metalle zur Herstellung eines Solarpanels benötigt. So werden unterschiedliche Metalle zur Herstellung des Rahmens verwendet, beispielsweise Aluminium. Für die Kontakte wird in der Regel Silber und Kupfer genutzt und eine Glasscheibe schützt die Solarzellen vor Beschädigung, etwa durch Hagel oder andere mechanische Belastungen. Zudem wird zwischen Solarzellen und dem Schutzglas ein Stoff verwendet, der als Klebstoff und Feuchtigkeitsschutz dient und zwischen dem Glas und der Solarzelle aufgetragen wird. Dieser Stoff heißt Ethylen-Vinylacetat, oder kurz EVA. Um auch die Rückseite des Solarpanels zu schützen, wird rückwärtig eine Schutzfolie aufgetragen. Oft besteht diese Folie aus Tedlar, es kommen jedoch auch andere Materialien zum Einsatz. Weitere Kunststoffe und Harze werden verwendet, um für zusätzliche Isolierung und Abdichtung zu sorgen. Per Lötverfahren werden die Solarzellen miteinander verbunden, sodass auch Lötmittel standardmäßig verwendet wird.

Nutzungsdauer und Effizienz von Solarpanels

Wie bereits zuvor erwähnt, haben die unterschiedlichen Solarzellen unterschiedliche Wirkungsgrade. Der Wirkungsgrad der monokristallinen Solarzellen liegt bei etwa 18 bis 23 Prozent und der von polykristallinen bei 13 bis 18 Prozent. Sehr gute Anlagen erzielen daher eine Effizienz von etwa 21 bis 23 Prozent, wobei gute etwa bei 20 Prozent liegen. In der Praxis hängt die tatsächliche Energieausbeute zusätzlich von Faktoren wie der Lage sowie der Ausrichtung ab. Bei einer Teilverschattung zu bestimmten Tageszeiten sinkt die Effizienz beispielsweise zusätzlich.

Die Nutzungsdauer ist ebenfalls von unterschiedlichen Faktoren abhängig. Garantiezeiten belaufen sich je nach Hersteller in der Regel zwischen 20 und 25 Jahren, wobei die tatsächliche Nutzungsdauer bei guter Wartung und Pflege durchaus auch 30 Jahre betragen kann. Allerdings hängt die Lebensdauer eines Solarpanels auch von der Qualität der verwendeten Materialien und den vorherrschenden Umweltbedingungen ab. Allerdings sollte beispielsweise bei der Installation einer Anlage in Meeresnähe darauf geachtet werden, dass die Anlage für den Betrieb in besonders salzhaltiger Luft geeignet ist.

Umweltauswirkungen während der Nutzung von Solarpanels

Bei Umweltauswirkungen denken viele Menschen spontan an negative Auswirkungen. Der Einsatz von Solarpanelen hat aber tatsächlich wesentlich mehr positive Auswirkungen auf die Umwelt während der Nutzung. Es ist beispielsweise so, dass ein Solarpanel während seiner Lebensdauer positive Energiebilanz aufweisen kann. Es produziert mehr Energie als zur Herstellung benötigt wird. Aus wirtschaftlicher Sicht amortisiert sich eine Anlage in der Regel ebenfalls. Angesichts der Strompreise in Deutschland sogar vergleichsweise schnell.

Ein weiterer Vorteil ist, dass Solarpanele über keinerlei mechanisch beweglicher Teile verfügen, sodass Tier und Mensch während der Nutzung nicht gefährdet werden. Wichtigster Vorteil ist allerdings, dass durch die Gewinnung regenerativer Energien keine Treibhausgase freigesetzt werden und die Nutzung von Solarenergie dafür sorgt, dass weniger fossile Brennstoffe verwendet werden.

Nicht verschwiegen werden sollten zwei Nachteile von Solarpanelen. Da wäre zum einen die Gewinnung der Rohstoffe zur Produktion. Die Gewinnungsprozesse sind noch nicht sehr umweltfreundlich, allerdings werden sie stetig verbessert und und im Verhältnis zu den Vorteilen von Solarpanelen sind die diesbezüglichen Umweltauswirkungen zu vernachlässigen. Ein weiterer Punkt ist die Entsorgung und das Recycling, auf das im Folgenden genauer eingegangen wird.

Recycling und Entsorgung von Solarpanels: Herausforderungen und Lösungen

Aktuell werden jährlich etwa 10.000 Tonnen ausgedienter Solarpanele in den Recyclingstellen abgegeben. Die Tendenz ist steigend und eine erste große Welle ausgedienter Solarpanele wird etwa 2030 erwartet, also etwa 20 Jahre nach dem ersten Boom in der Solarindustrie. Die Schwierigkeit, vor dem die Recyclinghöfe stehen, ist die Zerlegung der Module in ihre Bestandteile. Der einstige Vorteil der Panele, nämlich die Fähigkeit, allen Widrigkeiten zu trotzen, wird im Recycling zur Herausforderung.

Allerdings gibt es Lösungen und Forschern ist es sogar bereits gelungen, Solarzellen aus Recyclingmaterial herzustellen, die fast an die Wirkungsgrade neuer Zellen herankommen. Insgesamt wird in diesem Bereich sehr viel geforscht. Auch daran, dass der Recyclingprozess bereits bei der Entwicklung des Herstellungsprozesses berücksichtigt wird.