Produzieren Solar­panels weniger Energie, als sie bei der Her­stellung ver­brauchen?

Eine Fotovoltaik-Anlage verbraucht bei ihrer Herstellung mehr Energie, als sie jemals gewinnen kann. Das ist ein Vorurteil, das sich in den Köpfen von vielen Laien festgesetzt hat. Die Aussage ist falsch.

Was mich persönlich erstaunt – um nicht zu sagen schockiert: dass auch jüngere Leute immer wieder mal das uralte Argument der energetisch nicht rentablen Solarenergie verwenden. Es war vielleicht in den 1980er-Jahren mal gültig, wird aber immer wieder mal neu aufgekocht. So auch in der Basler Zeitung vom 20. Dezember 2017.

Ja, vor so langer Zeit. Aber die Nachwehen halten bis heute an. Dazu muss man wissen, dass die Zeitung damals noch dem Politiker Christoph Blocher gehörte und vorwiegend einen SVP-nahen Kurs verfolgte. Die in dem Artikel zitierte Studie wurde von einem gewissen Ferruccio Ferroni publiziert, der gleich auch noch als Co-Autor des Zeitungsartikels auftritt.

Ferruccio Ferroni: Carnot-Cournot und NIPCC

Ferroni war Forscher am Institut für Reaktortechnik an der ETH, hat sich bis zu seiner Pensionierung vorwiegend mit der Sicherheit von Atomkraftwerken beschäftigt. Heute ist er über achtzigjährig und schreibt gelegentlich für das Carnot-Cournot-Netzwerk eine atomfreundliche und klimaskeptische Plattform, die von Sponsoren finanziert ist, welche nicht genannt sein wollen.

Ach ja: Ferroni war sicher bis 2020 Präsident des Schweizer Ablegers der Klimaleugnervereinigung NIPCC. Heute ist die NIPCC-Suisse-Website offline [Anmerkung der Redaktion: aber in diesem Web-Archiv noch zu finden]. So viel zur Fachkompetenz und Unabhängigkeit des Studienautors.

Jetzt aber zu den Fakten: Verbraucht die Produktion einer Fotovoltaikanlage mehr Energie als sie jemals gewinnt? So wie Ferroni es behauptet?

Seine Publikation hat auch wissenschaftlich viel Opposition ausgelöst. Unter anderem von einem Autoren-Team bestehend aus rund zwanzig Spezialisten unter der Führung von Marco Raugei, Spezialist für Lebenszyklusanalyse an der Oxford Brooks University.

Gegenstudie zu grauer Energie in Fotovoltaik-Anlagen

Diese Autoren kritisieren die Methodik von Ferroni: Erstens habe er den jährlichen Ertrag heutiger Fotovoltaik-Anlagen um nahezu einen Viertel unterschätzt. Zweitens rechnet er mit einem Bedarf an energieintensivem Silizium, der 2,7-mal so hoch ist wie in heutigen Fotovoltaik-Panels. Und drittens rechne er, und das ist besonders dreist, die Aufwände zur Herstellung von Fotovoltaik-Panels zweimal: einmal über die Menge der eingesetzten Materialien und ein zweites Mal über den Preis der Panels. Weitere wesentliche Annahmen und Daten verwendet Ferroni ohne belastbare und zuverlässige Informationsquelle.

Insgesamt kommt diese Gegenstudie zum Schluss, dass die Energiebilanz von Fotovoltaik-Anlagen deutlich positiv ist.

Der sogenannte EROI (Energy Return on Energy Invested) heutiger Fotovoltaik-Anlagen liege über die gesamte Lebensdauer von 25 Jahren zwischen sieben und acht. Oder anders gesagt, die Energie, die für Herstellung und Installation der Anlage aufgewendet worden ist, hat die Anlage nach bloss vier Jahren wieder eingespielt. Danach beginnt die Energieproduktionsphase von gut zwanzig Jahren.

Interessant dünkt mich an der kritischen Hinterfragung, dass man bei den heute gebräuchlichen Energiegewinnungsarten kaum fragt, wann sich die aufgewendete Energie amortisiert hat. Zumindest hat mich das noch nie jemand am Stammtisch gefragt.

EROI von Kernkraft, Fossilen und Wasserkraft

Hier sind die Zahlen:

Ein Atomkraftwerk produziert gemäss einer Übersichtsstudie über seine gesamte Lebensdauer fünf- bis achtmal mehr Energie, als für dessen Bau, Betrieb und Entsorgung aufgewendet wurde. Das ist also etwa gleich viel wie eine Fotovoltaik-Anlage. Aber diese Zahl ist extrem politisch beladen. Die Welt-Atom-Vereinigung rechnet mit sechzigmal mehr.

Bleiben noch die fossilen Energieträger. Deren Energiebilanz schwankt stark je nach ausgebeuteten Lagerstätten: zwischen acht, was heutigen Solarzellen entspricht, und 60, was im alleroptimistischsten Fall dem Wert eines AKW entspricht.

Aber die Bilanz der Fossilen wird immer schlechter. Dies, weil die leicht auszubeutenden Vorräte zur Neige gehen, und immer schwieriger zugängliche Lager erschlossen werden. Zum Beispiel im Ölschiefer oder mittels Fracking.

Und die Wasserkraft?

Sie ist gemäss einer umfassenden Übersichtsstudie unbestrittener Spitzenreiter. Ein Wasserkraftwerk produziert über seine Lebensdauer 84-mal mehr Energie als es bei Bau und Unterhalt verbraucht.

Zurück zur Solarenergie: Verschiedene Publikationen, die die Arbeit von Ferroni kritisch begutachtet haben, weisen darauf hin, dass die Herstellungsprozesse der Solarzellen immer effizienter werden, also immer weniger Material und Energie verbrauchen.

Bis 2050 könnte der EROI gemäss der Internationalen Energieagentur IEA von heute sieben bis acht auf zwanzig steigen. Das heisst, bis dann hat die solare Stromgewinnung ihren eigenen Energieaufwand in maximal zwei Jahren amortisiert.

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  • Ralph

    Vor 4 Tagen

    «…Und drittens rechne er, und das ist besonders dreist, die Aufwände zur Herstellung von Fotovoltaik-Panels zweimal: einmal über die Menge der eingesetzten Materialien und ein zweites Mal über den Preis der Panels. …»
    Also hier wird die Berechnung von Herr Ferruccio Ferroni dargestellt.
    eike-klima-energie.eu/2012/10/29/sind-pv-stromanlagen-in-deutschland-energievernichter/
    Ich finde hier nichts davon, dass die Anlage 2 mal in die Berechnung eingeflossen ist.

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    • Thomas
      Thomas

      Thomas

      Vor 3 Tagen

      Bei diesem Punkt könnte es sich um ein Missverständnis zwischen verschiedenen Studien oder eine missverständliche Formulierung in unserem Beitrag handeln. Auf den ersten Blick scheint es tatsächlich so, dass die Panel-Kosten bei der (an sich schon zweifelhaften) Umrechnung von Montageaufwand und Kapitalkosten in Energie nicht enthalten sind. In Tat und Wahrheit ist es etwas komplizierter. Vorab: Beat Glogger bezieht sich nicht auf den Eike-Beitrag aus dem Jahr 2012, sondern auf die verlinkte Studie von 2017, die ein ganz oben ebenfalls verlinktes Ferroni-Paper von 2016 kritisiert. Die Studie von 2017 beruft sich auf eine weitere Studie, die nicht frei zugänglich ist, mit den Worten: «“Wages […] represent an allocation of energy surplus, not an energy consumption on-site, and including capital expenditures causes double counting of embodied material and direct energy costs in manufacturing of solar-PV” (Koppelaar, 2016). In other words, the energy equivalent of the assumed cost of installation in labour and capital terms is already accounted for by the estimated CED.». CED steht für «cumulative energy demand», also die aus der Herstellung in den Panels bereits enthaltene Energie. Diese fliesst also nicht direkt, sondern indirekt über die Arbeit und die Kapitalamortisierung ein zweites Mal in die Rechnung ein. Ferroni sagt dazu selbst «neither labour nor capital can function in an advanced economy without inputs of energy to the different sectors such as materials, manufacturing and services, etc.» – es braucht also Material und Herstellung in vorgelagerten Prozessen, damit Arbeit stattfinden und Kapital investiert werden kann.

      Ich habe in alle frei zugänglichen Dokumente reingeschaut, um die Grössenordnung des Fehlers abzuschätzen. In Kapitel 5.3.3 der Ferroni-Studie werden die Kapitalkosten von 872 Franken bei 5% Zins (!) berechnet. Ergebnis: 420 kW he/m2, davon 54 kWh für Steuern und Abgaben, die auf Strom jeglicher Art zu entrichten sind (!), bei Eike resultierte bei 2% Zins noch ein «Aufwand an Primärenergie für Montage, 25 Jahre Betrieb, Rückbau, Entsorgung und Finanzierung» von 1113 kWh
      (in Deutschland statt in der Schweiz). Im Vergleich zum Produktionsaufwand der Panels (CED), der mit 1200 kWh/m2 (Eike) bzw. 1300 kW he/m2 (Ferroni-Studie) angegeben ist, sind die Werte – obwohl erstaunlich unterschiedlich – doch in einer relevanten Grössenordnung.

      Nun möchte ich aber nicht weiter auf einzelne Fehler von Ferroni eingehen, denn sein Hauptfehler liegt darin, Zahlen aus der Vergangenheit für die Berechnung der Zukunft zu verwenden und neueres Wissen zu ignorieren. Denn das Energiesystem der Vergangenheit steht uns in einer Zukunft mit Klimaerhitzung als Alternative nicht mehr zur Verfügung.