Energiebilanz von Photovoltaik

28. Oktober 2019

Lange Zeit galt als eines der wichtigsten Gegenargumente gegen Photovoltaik, dass die Herstellung der entsprechenden Solaranlagen energetisch zu aufwendig sei, um im Verlauf der Betriebszeit einen positiven Energiebetrag zu erwirtschaften. Doch längst lassen sich diese Bedenken gegen Photovoltaik nicht mehr halten. Inzwischen können zahlreiche Studien belegen, dass die Energiebilanz solcher Anlagen ausnahmslos günstig ist. Dabei weist der Trend für die Zukunft schon heute zu einer immer rentableren Nutzung von Photovoltaik.

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Eine Energiebilanz veranschaulicht das Verhältnis zwischen der aufzubringenden Energie bei der Herstellung, der Montage, dem Betrieb sowie der fachgerechten Entsorgung aller zur Nutzung von Photovoltaik benötigten Komponenten und der Energie, die insgesamt mit einem Solarmodul erzeugt werden kann. Der Zeitraum, bis der Betrieb die für den Gebrauch einer Solaranlage aufgebrachten Leistungen ausgleicht, wird Amortisationszeit genannt. Nach dieser Phase sind die energetischen Kosten beglichen und es wird zusätzliche Energie produziert und ins Netz eingespeist.

Die heutigen Photovoltaik- Anlagen erzeugen bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 25 Jahren je nach Leistungsfähigkeit des Moduls und der Sonnenscheindauer bereits nach etwa 2,5 bis höchstens 6 Jahren eine positive Energiebilanz.

Stetige Verbesserung der Zellwirkungsgrade

Entwicklung der Anlagenleistung von Photovoltaik Anlagen pro 100€ Investition

Die Effektivität, mit der ein Solarmodul die eintreffende Strahlungsenergie nutzen kann, wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Dabei wird der Prozentsatz der in Strom umgewandelten Sonnenenergie betrachtet. Die Steigerung des Wirkungsgrads ist ein wichtiger Faktor, um die Energiebilanz von Photovoltaik weiter zu optimieren. Schon heute können Werte bis 20 Prozent erreicht werden, wobei dieser von der Art der verwendeten Solarzellen abhängt. So haben sich Zellen aus poly- oder monokristallinem Silizium bisher für die effektive Nutzung von Photovoltaik in Deutschland am besten bewährt. Erfolgreich wird weiter daran geforscht die Energiebilanz von Photovoltaik weiter zu verbessern. Durch die Verminderung von Reflexionen des Sonnenlichts auf der Moduloberfläche konnte schon jetzt der Anteil an absorbiertem Licht und damit der Wirkungsgrad und infolgedessen die Energiebilanz zusätzlich gesteigert werden.

Fachgerechte Montage für eine gute Energiebilanz

Ein Effizienz mindernder Effekt zeigt sich jedoch bei zu hohen Temperaturen. Steigen diese über bestimmte kritische Werte hinaus an, kann der Wirkungsgrad von Solarzellen um bis zu 10 Prozent sinken. Auch hier hängt das negative Ausmaß auf die Energiebilanz von den eingesetzten Modulen ab. So zeigen sich dünnschichtige Module resistenter gegen unerwünschte Temperaturanstiege. Werden bereits bei der Montage der Anlage einige Regeln beachtet, kann der negative Temperatureffekt vermindert oder ganz vermieden werden. So sollte zwischen den Modulen und der darunterliegenden Oberfläche ein Zirkulationsraum freigelassen werden um eine natürliche Luftkühlung zu erzielen und die Energiebilanz der Photovoltaik -Anlage zu optimieren.