Photovoltaik sorge für Erderwärmung und verstärke den Hitzeeffekt in den Städten, wird immer wieder behauptet. Durch die Reflexion von Sonnenstrahlen soll angeblich die Luft aufgeheizt werden und dadurch würden die Temperaturen steigen.
Grundsätzlich ist es so, dass Solarmodule den größten Teil des Sonnenlichts absorbieren, davon aber nicht alles in Strom umwandeln. Ein Teil der Energie wird immer als Wärme an die Umgebung zurückgegeben. Es geht aber auch um die Herstellung von Solarmodulen.
„Zunächst einmal trägt jede Form der Nutzung von Energie zur globalen Erwärmung bei - durch die Herstellung der Energie- bzw. meist der Stromerzeugungsform, indem Kohlendioxid (CO2) bei der Energieerzeugung emittiert wird. Die Photovoltaik-Technologie emittiert kein CO2 im Betrieb, jedoch wird Energie zur Herstellung von PV-Modulen und Systemkomponenten benötigt“, erklärt Sebastian Nold vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE.
Der CO2-Fußabdruck einer PV-Anlage hängt im Wesentlichen damit zusammen, welche Stromerzeugungstechnologie für die Herstellung verwendet wurde. Es muss auch gesehen werden, wie der globale Effekt insgesamt ist. Und da überzeugt die Solarenergie, so das Fraunhofer ISE, weil sie deutlicher weniger CO2 als fossile Energien erzeugt.
„PV-Strom ersetzt insbesondere Strom aus fossilen Kraftwerken, die im Betrieb nicht nur Abwärme erzeugen", heißt es in einem Faktencheck-Papier des Instituts, sondern je nach Brennstoff auch besonders viel CO2 freisetzen. „Im Vergleich mit fossilen Kraftwerken reduziert eine Stromerzeugung über Photovoltaik die Freisetzung von CO2 massiv und bremst damit den Treibhauseffekt wirksam.“
Eine Kilowattstunde Solarstrom verursacht laut Zahlen des Umweltbundesamts einen Treibhauseffekt, der rund 40 Gramm CO2 entspricht. Eine Kilowattstunde Braunkohlestrom dagegen verursacht 1000 Gramm CO2 allein durch den Brennstoff – Förderung, Transport, Anlagenbau uvm. nicht eingerechnet.
Das Fraunhofer ISE geht von anderen Werten aus. Nach einer aktuellen ISE-Studie verursacht eine Kilowattstunde Photovoltaik-Strom nur 20 Gramm CO2. Der Grund: Im vergangenen Jahrzehnt wurde der Herstellungsprozess von Solarzellen stark verbessert. Die Siliziumschicht in den Zellen ist weniger als halb so dick wie vorher, und beim Sägen des Siliziums entsteht weniger Abfall. Für die Umweltbilanz der Solarenergie spielen aber noch viele andere Faktoren eine Rolle, auch wo die Komponenten für Solaranlagen produziert werden.
Andreas Schlumberger, Geschäftsführer beim Solar Cluster Baden-Württemberg, kritisiert, dass die Herstellung aus Deutschland ausgelagert wurde: „Alles hängt auch davon ab, wo man produziert. Der gegebenenfalls niedrigere Preis von Importware ist eben nur ein Aspekt. Einerseits ist es notwendig, die Energiewende schneller voranzubringen, aber in China gelten oft auch deutlich weniger Sozial- und Umweltstandards als bei uns. Dazu kommen die Umweltbelastungen durch den Transport. Deswegen ist es ein mehrfacher Schaden, dass wir die Herstellung, zumindest auf Ebene der PV-Module, bei uns so gut wie verloren haben und die benötigten Mengen selbst gar nicht mehr herstellen können.“
Doch was hat es mit der Behauptung auf sich, dass durch die Reflektion des Sonnenlichts durch dunkle Solarmodule die Umgebungstemperatur steigt? Dies führt zum sogenannten Albedo-Effekt: Er bezeichnet den Anteil des von einer Oberfläche reflektierten Lichts oder der Strahlung im Vergleich zur eingestrahlten Menge und beschreibt die Fähigkeit einer Oberfläche, Sonnenergie zu reflektieren.
Dunkle Flächen, wie Dächer oder Solarmodule, absorbieren mehr Energie als helle Flächen, wie zum Beispiel Wüstensand oder Schnee, die mehr Sonnenlicht reflektieren. Je heller eine Oberfläche ist, desto höher ist der Albedo-Wert. Solarzellen sind in der Regel dunkelblau bis schwarz. „Dies ergibt sich daraus, dass sie optimiert wurden, möglichst viel des eingestrahlten Lichtes einzukoppeln, um dieses zu Stromerzeugung nutzen zu können“, so das Fraunhofer ISE.
Es kommt darauf an, „welche Art von Oberfläche ersetzt wird durch eine Oberfläche mit Solarpanels. Was ist da vorher gewesen und was wäre da stattdessen geplant gewesen?“, sagt Matthias Mauder, Arbeitsgruppenleiter Urbane und Öko-Klimatologie am Karlsruher Institut für Technologie und Professor für Meteorologie an der Technischen Universität Dresden.
In Wüsten zum Beispiel findet man tatsächlich eine Erwärmung durch die Installation von Solaranlagen. „Solarpanels sind viel dunkler als die relativ helle Oberfläche, die man sonst in der Wüste hat und nehmen deswegen mehr Strahlung auf“, so Mauder. Und das führe dann dazu, dass die Luft typischerweise wärmer ist über so einer Solaranlage als das ohne Solaranlage der Fall wäre.
In Städten sieht der Wärmeeffekt anders aus. Aufgrund der Farbe unterscheiden sich Photovoltaik-Module hinsichtlich der Absorption des eingestrahlten Lichts nicht wesentlich von Dachflächen, die ebenfalls nur einen geringen Teil des eingestrahlten Lichts reflektieren. Solarmodule „setzen jedoch einen Teil des eingestrahlten Lichts, etwa 20 bis 25 Prozent, in elektrische Energie um“, heißt es vom Fraunhofer ISE. Sie geben also nicht alle eingetroffene Energie zurück an die Umgebung. Photovoltaik-Module führen somit zu einer Verringerung der Hitze in der Stadt.
Auch Mauder betont, dass Studien tatsächlich eine Abkühlung in der Stadt festgestellt haben, „weil dort typischerweise die Dächer mit dunkleren Flächen als zum Beispiel in der Wüste bedeckt sind. Das kann dann zu einer Abkühlung von einigen Zehntel Grad führen – zumindest, wenn man alle Dächer mit Solaranlagen bestückt.“
