Photovoltaik Nachteile – Die Schattenseite von Solarem Strom

Um von fossilen Energieträgern wegzukommen, setzt die Regierung auf erneuerbare Energien wie Photovoltaik. Dabei wird immer betont, wie nachhaltig und wichtig, diese Energien seien. Doch es gibt auch Photovoltaik Nachteile. Doch was sind wirklich die Nachteile und was ist in Relation gesehen doch eher ein Vorteil?

Die Nachteile der Photovoltaik

Photovoltaik hat nicht nur Vorteile, sondern kommt auch mit Nachteilen daher. Allerdings sind sie in Kontext gesetzt nicht wirklich Nachteile. So sind sie in Relation betrachtet nicht wirklich nachteilig oder können sogar zum Vorteil genutzt werden

Nachteile, die Nachteile sind

• Zwangsarbeit
• Abhängigkeit von China
• Abholzung von Wäldern
• Abregeln von Solaranlagen

Nachteile, die auch als Vorteile gesehen werden könnten

• Bessere CO₂-Bilanz als fossile Energieträger
• Nutzen in der Agrarwirtschaft
• können recycelt werden

Nachteil von CO₂-Emissionen

Ganz CO₂-neutral ist der Herstellungsprozess von PV-Modulen nicht. Allerdings produzieren die Anlagen im Betrieb kein weiteres CO₂. Grund für die negative Ökobilanz bei der Herstellung ist die verwendete Energie, die benötigt wird, um die Module herzustellen. Dadurch haben Module aus Deutschland eine bessere Ökobilanz, als Module beispielsweise aus China. In Europa ist der Anteil an grünem Strom höher, dadurch kann dieser für die Herstellung verwendet werden. Im Umkehrschluss bedeutet das aber auch, je mehr Photovoltaik und andere erneuerbare Energien im Stromnetz vorhanden sind, desto besser wird die Ökobilanz von neuen Modulen.

Ebenfalls relevant sind die Transportwege. Ein Transport von Asien nach Deutschland stößt mehr CO₂ aus, als ein kurzer Transport innerhalb Deutschlands oder auch aus den Nachbarländern. Insgesamt lässt sich allerdings durch diese Technologie einiges an CO₂ einsparen. Einem Bericht des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ist zu entnehmen, dass von 764 Gramm CO₂ pro kWh im Jahr 1990 die Emissionen des deutschen Stromnetzes auf 474 Gramm CO₂ pro kWh im Jahr 2018 gesunken ist.

Um das ganze nochmal etwas spezifischer für Photovoltaik einzuordnen, lässt sich ein ungefährer Wert für das Treibhausgaspotenzial von PV-Module festlegen. Der Faktor ist ein Orientierungswert – je nach Modul, Herstellungsland und Transportweg variiert er. Dem Umweltbundesamt liegt das Treibhausgaspotenzial für PV Module bei 56 Gramm CO₂ pro kWh. Zum Vergleich: Braunkohle hat einen Wert von 407 Gramm CO₂ pro kWh. Dementsprechend lässt sich sagen, dass Photovoltaik in Bezug auf das Treibhausgaspotenzial her besser abschneidet, obwohl bei der Herstellung CO₂ entsteht.

Was ist das Treibhausgaspotenzial?

Um das Treibhausgaspotenzial zu verstehen, ist es wichtig, den Treibhausgaseffekt im groben zu verstehen. Dabei handelt es sich um den Effekt von einstrahlendem Sonnenlicht, der von der Erdoberfläche reflektiert wird. Treibhausgase in unserer Atmosphäre absorbieren einen Teil der reflektierten Strahlung und geben die Energie mit der Zeit in Richtung Erde wieder ab. Grundsätzlich ermöglicht der natürliche Treibhausgaseffekt Leben auf der Erde.

Der menschengemachte Treibhausgaseffekt sorgt dafür, dass mehr Treibhausgase in der Atmosphäre sind und dementsprechend mehr Energie absorbiert und zurückgegeben werden kann. Dadurch steigt die Temperatur auf unserem Planeten.

Zu den Treibhausgasen zählen neben Kohlendioxid auch Methan, Lachgas und fluorierte Treibhausgase. Die einzelnen Gase haben eine unterschiedliche Wirkung, mit dem Treibhausgaspotenzial können diese vergleichbar gemacht. Dafür wird die Wirkung über einen bestimmten Zeitraum mit Kohlendioxid verglichen. Deswegen wird in diesem Zusammenhang immer von CO₂-Äquivalenten gesprochen.

Photovoltaik Nachteile im Herstellungsprozess

Neben dem Problem, der CO₂-Emissionen birgt der Herstellungsprozess noch andere Probleme mit sich. Dazu zählen Zwangsarbeit, Abhängigkeit von anderen Ländern und Probleme mit enthaltenen Stoffen.

Zwangsarbeit im Herstellungsprozess

Nicht zuletzt sorgte die Provinz Xinjiang für Schlagzeilen. Grund dafür ist ein neues Gesetz in den USA, welches im Sommer 2022 erlassen wurde. Dieses Gesetz soll den Import von in Zwangsarbeit hergestellten Produkten verhindern. Davon betroffen sind unter anderem Polysilizium-Hersteller aus der Provinz Xinjiang. Ein Großteil des verwendeten Siliziums in Solarmodulen stammt aus dieser chinesischen Region. Zwangsarbeit verstößt gegen Menschenrechte und stellt auch in der Solarbranche ein Problem dar.

Abhängigkeit von China

Energieabhängig von einem anderen Land zu sein, ist seit dem Konflikt zwischen Russland und der Ukraine ein besonders großes Thema. Deutschland war abhängig von russischem Gas, welches jetzt nicht mehr zuverlässig geliefert werden kann. Der Wunsch nach einer unabhängigen Stromversorgung ist hierzulande groß. Aus diesen Gründen soll die Energiewende noch schneller abgewickelt werden.

Dabei stellt sich die Frage, ob Deutschland, bezüglich Photovoltaik, sich wieder in die Abhängigkeit von einem anderen Land begibt. China ist weltweit der Marktführer in Sachen Solar und das nicht nur in Sachen von eigenem Ausbau, sondern auch was die Herstellungsprozesse angeht. Das betrifft nicht nur fertige Module, sondern auch einzelne Bauteile, die für die Module benötigt werden, wie beispielsweise Silizium.

Die Tagesschau vergleicht in ihrem Bericht, wie abhängig Deutschland von China ist im Vergleich zu Russland ist. Demnach war Deutschland zu 55 Prozent abhängig von den Gasimporten von Russland. Bei der Solarabhängigkeit ist es jedoch deutlich mehr. Hier sollen es ganze 95 Prozent sein, die Deutschland von China abhängig ist.

Wie problematisch diese Abhängigkeit ist, wird sich erst in den nächsten Jahren zeigen und hängt stark mit den politischen Beziehungen zu dem Land ab.

Giftige Materialien

Bei der Herstellung von Solarmodulen kommen kritische Rohstoffe zum Einsatz. Zum einen wird Blei verwendet und zum anderen wird für Dünnschichtmodule Cadmium verwendet. Bei beiden handelt es sich um giftige Schwermetalle. In den fertigen Modulen sind sie so gebunden, dass sie keine Gefahr darstellen. Problematisch wird es erst, wenn das Modul beschädigt wird. Dann kann vor allem Blei durch Regen in die Umwelt gelangen. Auch bei Bränden können die Stoffe in die Umwelt gelangen.

Auch beim Herstellungsprozess kann es durch Fehler in der Produktion dazu kommen, dass diese Materialien in das Abwasser gelangen. Beide Stoffe haben negative Auswirkungen auf Mensch und Natur. Zwar wird daran geforscht, auf die Bestandteile zu verzichten und es gibt auch bereits Module, die auf die Verwendung von Blei verzichten könnten, jedoch sind diese kostspieliger und damit nicht wettbewerbstauglich.

In Europa gibt es bezüglich dieser giftigen Schadstoffe eine Richtlinie, die sogenannte Restricction of Hazardous Substances. Sie schreibt genau vor, wie viel von diesen Materialien maximal in technischen Produkten verbaut werden darf. Allerdings wurde für Solar eine Sonderregel eingeführt. Demnach darf mehr Blei und Cadmium in Modulen verbaut werden, als in anderen technischen Produkten.

Bei korrekter Herstellung und Entsorgung stellen die Mengen der Substanzen jedoch keine Gefahr dar.

Veränderung von Biotopen

Ein Nachteil von Photovoltaik ist es, dass durch das Platzieren von Freiflächenanlagen sich die dortige Natur verändert. Jedoch ist das Argument, zumindest nur halb stimmig. Den in Deutschland wurde aus dem Problem eine Stärke gemacht. So gibt es einige positive Beispiele, bei denen PV-Anlagen der Umwelt helfen konnte. Zudem fordern verschiedene Umweltschutzorganisationen, dass ausschließlich Flächen genutzt werden, die von vorher schon durch Menschenhand vorbelastet wurden.

Ein positives Beispiel wäre hier die Freiflächenanlage in Meyenburg. Bei der Fläche handelt es sich um eine alte Kiesgrube, deren Fläche nicht mehr genutzt wurde und zu einer wilden Müllkippe wurde. Ein Projekt von IBC Solar sorgte dann dafür, dass auf dieser Fläche eine Freiflächenanlage entstand.

Dennoch gibt es auch Berichterstattungen darüber, dass ganze Wälder abgeholzt werden sollen, um für PV und andere Industriegebäude Platz zu machen. Das wiederum hat Auswirkungen auf die Umwelt. Denn Wälder haben eine klare Aufgabe in der Natur. Denn die Pflanzen binden CO₂ und produzieren zusätzlich Sauerstoff. Zudem tragen sie zum Wasserkreislaufsystem bei und haben damit direkten Einfluss auf das Wetter. Das Abholzen von Wäldern hat, kurz gesagt, also eine Auswirkung auf das Klima.

Auch im Ausland werden Waldstücke abgeholzt, um an deren Stelle einen Solarpark für grünen Strom zu errichten. In West Virginia, in den USA, werden überwiegend Wälder und Agrarflächen genutzt, um den Solarstrom zu gewinnen. Parkflächen und andere Gebäudeflächen werden eher selten genutzt.

Auch für die Agrarwirtschaft kann es vorteilhaft sein. Einige Pflanzen wachsen sogar besser unter PV-Modulen. Das sind vor allem Nutzpflanzen, die Schattengewächse sind und durch den ständigen Schatten der Module profitieren können. So können aus bestimmten Agrarflächen doppelten Nutzen gezogen werden. Auf Agrarflächen, auf denen Pflanzen wachsen, die das direkte Sonnenlicht brauchen, sind PV-Anlagen nachteilig. Hier leidet im schlimmsten Fall die Ernte darunter.

Photovoltaik ist ein technisches Produkt, welches immer direkte Auswirkung auf seine Umgebung hat, jedoch muss das nicht immer was Schlechtes sein, sondern kann zu etwas positiven genutzt werden. Daher ist immer vorher abzuwägen, ob die Fläche sich für eine Solaranlage eignet.

Müll und Recycling von PV-Modulen

Module, die ausgedient haben und noch funktionsfähig sind, können als gebrauchte Module noch weiter verwendet werden. Module, die allerdings nicht mehr funktionieren, müssen recycelt werden. Zum Thema Recyclen von PV-Modulen haben wir bereits einen Beitrag geschrieben. In diesem Beitrag konzentrieren wir uns ausschließlich auf die Probleme, die beim Recyclen auftreten.

Antimon ist ein Halbmetall, welches bei der Herstellung von Solarglas verwendet wird. Im Recyclingprozess kann es dazu kommen, dass Antimon in das Grundwasser gelangt. Die Studienlage zu den exakten Auswirkungen ist derzeit nicht besonders hoch. Jedoch gehen diese Studien davon aus, dass diese Antimonverbindungen eine ähnliche Auswirkung haben wie Arsenverbindungen. Das wiederum ist nicht direkt umweltschädlich. Allerdings schadet Arsen dem Menschen, wenn es in einer zu hohen Dosis in Lebensmittel gelangt.

Zur Solarkritik gehört ebenfalls die Menge an Solarschrott, der entsteht. Die ausgedienten Module landen allerdings nicht einfach auf einem Müllberg, sondern müssen in Deutschland recycelt werden. Mindestens 80 Prozent des Moduls muss wiederverwendbar sein. In der Realität ist das sogar häufig mehr. Zudem wird an den Methoden noch geforscht, um diese zu verbessern und noch nachhaltiger zu gestalten.

Elektrosmog

Hier und da gibt es kritische Stimmen bezüglich Elektrosmogs. Bei Elektrosmog handelt es sich um elektrische oder magnetische Felder, die zur Belastung für Menschen werden können. Die exakten Auswirkungen sind nicht bekannt, jedoch konnte zum Beispiel festgestellt werden, dass sich Körpergewebe durch Elektrosmog erwärmt. Jedoch gibt es bereits Schwellenwerte, die nicht überschritten werden dürfen, um möglichen gesundheitlichen Schäden vorzubeugen.

Auch Photovoltaik produziert solche elektrischen und magnetischen Felder. Jedoch lassen sich diese an den Modulen nur in unmittelbarer Nähe feststellen. Darüber hinaus sind die Strahlungswerte sehr gering. Hinzu kommt, dass diese Felder nur bei Lichteinfall auftreten. Gibt es kein Licht und die Module produzieren keinen Strom, gibt es auch keine Felder. Die Haushülle hüllt einen großen Teil der Strahlung ab. Durch die Abschirmung und die geringe Strahlungsreichweite ist es nach derzeitigen Kenntnisstand absolut unbedenklich eine PV-Anlage auf dem Dach zu haben.

An den Modulen ist allerdings nicht der einzige Ort, an denen diese Felder auftreten können. Sie treten auch beim Wechselrichter auf. Dieser wird in der Regel im Haus platziert. Der Schutz durch die Hauswand fällt dadurch also weg. Auch hier ist die Strahlung allerdings sehr gering. Dennoch wird empfohlen, diesen nicht in Wohnräumen montieren zu lassen. Am besten eignet sich ein Kellerraum, der nicht häufig betreten werden muss.

Was müssen Balkonbesitzer beachten?

Auch Balkonkraftwerke produzieren Elektrosmog. Hinzu kommt, dass der Wechselrichter meistens am Modul verbaut ist und somit ebenfalls zu dem Strahlungsfeld beiträgt. Auch hier gilt allerdings, dass sich das Feld in der Regel nur bei Tageslicht aufbaut. Somit ist die Nutzung des Balkons nachts unbedenklich. Auch tagsüber verursachen die Module nur eine geringe Strahlendosis.

Andere technische Geräte, wie das Smartphone, dass häufig in unmittelbarer Nähe getragen wird, verursacht ebenfalls Elektrosmog. Auch der Kühlschrank, Fernseher und der Computer bauen solche Felder auf und wirken auf den menschlichen Körper.

Solarstrom ist nicht planbar

Entgegen der weit verbreiteten Meinung ist der Stromertrag aus Solarenergie durchaus planbar. So können mithilfe von Wettervorhersagen, den Satellitenbildern und weiteren Beobachtungsmaßnahme gut eingeschätzt werden, wie viel Strom in nächster Zeit produziert werden kann.

Zudem ist das Zusammenspiel aus Wind und Solar sehr gut. So zeigt eine Statistik des Fraunhofer, dass sich Wind- und Solarenergie ausgleichen. In Monaten, in den es eine hohe Windenergieproduktion gibt, fällt der Solarertrag geringer aus und umgekehrt.

Abregeln von Photovoltaik-Anlagen

Ein Kritikpunkt, der nicht direkt die PV-Anlagen selber betrifft, ist das Abregeln von PV-Anlagen. Bis zu den Änderungen des EEG 2023 gab es eine gesetzliche Reglung dafür, dass Anlagen maximal 70 Prozent ihrer Nennleistung einspeisen konnten. Diese Reglung wurde für private Anlagen etwas gelockert. Dennoch werden Anlagen trotzdem abgeregelt und das teilweise auch vollständig.

Grund dafür ist die fehlende Netzinfrastruktur. Damit das Netz nicht überlastet wird, können die Netzbetreiber die Anlagen abregeln. Bedeutet der Strom fließt nicht in das öffentliche Netz. Damit fehlt den Anlagebetreibenden nicht nur die Einspeisevergütung, sondern es wird auch jede Menge grüner Strom nicht genutzt. Insbesondere in ländlicheren Regionen kann das passieren.