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Statistiken
Energieaufwand zur Herstellung regenerativer Anlagen
Hartnäckig hält sich das Gerücht, dass Photovoltaikanlagen während
ihrer Lebensdauer nicht einmal die Energie einspielen, die für ihre Herstellung
benötigt wird. Um es vorwegzunehmen: Dies ist schlicht und einfach falsch.
Im Folgenden werden Kennwerte für verschiedene regenerative Anlagen aus verschiedenen
Quellen angegeben.
Der kumulierte Energieaufwand gibt an, wieviel Primärenergie für die Herstellung,
Nutzung und Beseitigung einer Anlage anfällt. Er hängt stark von der Produktionsweise,
der Auslastung der Fabrikanlagen sowie weiterer Faktoren ab. Bei der Photovoltaik spielt das
Zellenmaterial eine entscheidende Rolle. Durch rationellere Herstellungsverfahren ist der Energieaufwand
in den letzten Jahren deutlich gesunken.
Kumulierter Energieaufwand in kWh/kWp für kristalline Photovoltaik
Quelle | mono-Si | poly-Si |
Hagedorn 1989 | 12.200 - 20.500 | 9.000 - 20.000 |
Adler 1993 | 11.400 - 17.900 | 6.300 - 13.600 |
Adam, Schieferdecker 1997 | 11.000 | 7.500 |
Alsema, Frankl, Kato 1998 | 13.055 - 30.277 | 9.722 - 26.666 |
Knapp, Jester 2000 *) | 5.600 | |
Ito et al. 2010 | 10.420 - 13.280 | 7.580 - 8.500 |
Kim, Fthenakis 2011 | | |
*) Knapp, Jester: kWhel / kWp, alle anderen kWh(Primärenergie) / kWp
Kumulierter Energieaufwand in kWh/kWp für Dünnschicht-Photovoltaik
Quelle | a-Si/µ-Si | CIS/CIGS |
Hagedorn 1989 | 7.500 - 13.300 | |
Adler 1993 | 4.200 - 9.800 | |
Adam, Schieferdecker 1997 | 5.500 | 790 - 2.990 |
Alsema, Frankl, Kato 1998 | 5.555 | |
Knapp, Jester 2000 *) | | 3.070 |
Ito et al. 2010 | 6.970 - 8.940 | 5.250 - 6.360 |
Kim, Fthenakis 2011 | | 2.400 - 4.870 |
*) Knapp, Jester: kWhel / kWp, alle anderen kWh(Primärenergie) / kWp
Kumulierter Energieaufwand in kWh/kW für Windkraftanlagen
Quelle | kWh/kW |
Hagedorn, Ilmberger 1992 | 5.000 - 45.000 |
Pick, Wagner, Bunk 1998 | 2.194 - 2.767 |
Kumulierter Energieaufwand in kWh/m² für Solarthermieanlagen
Quelle | kWh/m² |
Adler 1993 | 330 - 1.100 |
Die energetische Amortisationszeit (engl. pay-back time) gibt an,
in welcher Zeit die Anlage die Energie abgegeben hat, die für die Herstellung benötigt wurde.
Hierzu wird der kumulierte Energieaufwand durch die monatlich oder jährlich abgegebene Energie
dividiert. Bei elektrischen Anlagen ist der Wirkungsgrad der Kraftwerke zu berücksichtigen, die durch
die regenerativen Anlagen ersetzt werden.
Die abgegebene Energie ist bei regenerativen Kraftwerken sehr
stark vom Standort abhängig. Oftmals wird eine energetische Amortisationszeit auch für fossile und
nukleare Kraftwerke angegeben. Hierbei wird jedoch der eingesetzte Brennstoff nicht
berücksichtigt. Da fossile und nukleare Kraftwerke auch beim Betrieb erschöpfliche
Energievorräte nutzen, ist die Angabe einer energetischen Amortisation bei diesen Kraftwerken
nicht sinnvoll.
Aus diesem Grund sollte eine andere Definition der energetischen Amortisationszeit
verwendet werden: Das Verhältnis des Energiegehalts der bei der Herstellung einer Anlage benötigten
nicht erneuerbaren, also konventionellen Energieträger zu der durch den Betrieb einer Anlage
eingesparten konventionellen Energieträger.
Hierbei ist zu beachten, dass der Energieaufwand in Form von konventioneller Primärenergie angegeben wird.
Eine Photovoltaik- oder Windkraftanlage erzeugt hingegen Endenergie (Strom).
Bei der Umrechnung der Endenergie in Primärenergie muss noch der Wirkungsgrad eines konventionellen Kraftwerks berücksichtigt werden.
Um die gleiche Menge an Strom wie eine Photovoltaik- oder Windkraftanlage zu erzeugen, muss beispielsweise knapp die dreifache Menge an Kohle
(Primärenergie) in einem Kohlekraftwerk verbrannt werden.
Der Erntefaktor gibt an, wie oft eine regenerative Anlage in ihrer Lebenszeit den
kumulierten Energieaufwand wieder abgibt beziehungsweise an anderer Stelle wieder einspart.
Die folgenden Tabellen enthalten typische Werte für die Amortisationszeit und den Erntefaktor.
Bei den Werten dürfte es sich um sehr konservative Abschätzungen handeln, da durch rationellere
Herstellungsverfahren und bessere Anlagenwirkungsgrade der Herstellungsenergieaufwand in den letzten
Jahren noch weiter gesunken sein dürfte. Aktuelle belastbare Untersuchungen sind aber kaum verfügbar.
Energetische Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen in Monaten
Technologie | Photovoltaik Deutschland | Photovoltaik Südeuropa |
Spanne in Monaten | 15 - >100 | 7-76 |
typischer Wert in Monaten für... |
...mono-Si | 40 | 24 |
...poly-Si | 30 | 18 |
...amorphes Si | 28 | 16 |
...CIS | 17 | 10 |
Energetische Amortisationszeit von Windkraft- und Solarthermieanlagen in Monaten
Technologie | Windkraft | Solarthermie Deutschland |
Spanne in Monaten | 3-23 | 5-32 |
typischer Wert in Monaten | 5 | 10 |
Typische Erntefaktoren von Photovoltaikanlagen
Technologie | Photovoltaik Deutschland | Photovoltaik Südeuropa |
...mono-Si | 7,5 | 12,5 |
...poly-Si | 10 | 17 |
...amorphes Si | 11 | 19 |
...CIS | 17 | 30 |
Typische Erntefaktoren von Windkraft- und Solarthermieanlagen in Monaten
Windkraft | Solarthermie Deutschland |
48 | 24 |
Quellen:
Adam, T.; Schieferdecker, B.: Methodik im Rahmen produktorientierter Betrachtungen. Energiewirtschaftliche Tagesfragen 47.Jg. (1997) Heft 11, S. 678-682
Adler, U.: Energetische Amortisation. Sonnenenergie 6/93, S. 10-12
Alsema, E.A.; Frankl, P.; Kato, K.: Energy pay-back Time of Photovoltaic Energy Systems: Present Status and Prospects. 2nd Word Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion. Vienna, 6-10 July 1998, S. 2125-2130.
Hagedorn, G.: Kumulierter Energieverbrauch und Erntefaktoren von Photovoltaik-Systemen. Energiewirtschaftliche Tagesfragen 39.Jg. (1989) Heft 11, S. 712-718
Hagedorn, G.; Ilmberger, F.: Kumulierter Energieverbrauch und Erntefaktoren von Windkraftanlagen. Energiewirtschaftliche Tagesfragen 42.Jg. (1992) Heft 1/2, S. 42-51
Ito, Masakazu; Kudo, Mitsuru; Nagura, Masashi; Kurokawa, Kosuke: A Comparative Study on Life-Cycle Analysis of 20 Different PV Modules Installed at a Hokuto Mega-Solar Plant. 25th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Valencia, 6-10 September 2010, S. 3900-3903.
Kim, H.C.; Fthenakis, V.:Energy Payback Time and Life-Cycle Greenhouse-Gas Emissions of CIGS PV: Best Current Estimates. 26th European Photovoltaic Solar Energy Conference, Hamburg, 5-9 September 2011, S. 3826-3830.
Knapp, K.; Jester, T.: PV payback. Homepower #80, December 2000/January 2001, S. 42-46.
Pick, E.; Wagner, H-J.; Bunk, O.: Kumulierter Energieaufwand von Windkraftanlagen. BWK Bd. 50 (1998) Nr. 11/12, S. 52-55.
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