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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.

INFO

Kumulierter Energie­aufwand in kWh/kWp für kristalline Photo­voltaik
Quellemono-Sipoly-Si
Hagedorn 198912.200 - 20.5009.000 - 20.000
Adler 199311.400 - 17.9006.300 - 13.600
Adam, Schieferdecker 199711.0007.500
Alsema, Frankl, Kato 199813.055 - 30.2779.722 - 26.666
Knapp, Jester 2000 *)5.600
Ito et al. 201010.420 - 13.2807.580 - 8.500
Kim, Fthenakis 2011
*) Knapp, Jester: kWhel / kWp, alle anderen kWh(Primärenergie) / kWp
Kumulierter Energie­aufwand in kWh/kWp für Dünn­schicht-Photo­voltaik
Quellea-Si/µ-SiCIS/CIGS
Hagedorn 19897.500 - 13.300
Adler 19934.200 - 9.800
Adam, Schieferdecker 19975.500790 - 2.990
Alsema, Frankl, Kato 19985.555
Knapp, Jester 2000 *)3.070
Ito et al. 20106.970 - 8.9405.250 - 6.360
Kim, Fthenakis 20112.400 - 4.870
*) Knapp, Jester: kWhel / kWp, alle anderen kWh(Primärenergie) / kWp
Kumulierter Energie­aufwand in kWh/kW für Wind­kraft­anlagen
QuellekWh/kW
Hagedorn, Ilmberger 19925.000 - 45.000
Pick, Wagner, Bunk 19982.194 - 2.767
Kumulierter Energie­aufwand in kWh/m² für Solar­thermie­anlagen
QuellekWh/m²
Adler 1993330 - 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
Techno­logiePhoto­voltaik Deutsch­landPhoto­voltaik Süd­europa
Spanne in Monaten15 - >1007-76
typischer Wert in Monaten für...
...mono-Si4024
...poly-Si3018
...amor­phes Si2816
...CIS1710
Energetische Amortisations­zeit von Windkraft- und Solar­thermie­anlagen in Monaten
Techno­logieWind­kraftSolar­thermie Deutsch­land
Spanne in Monaten3-235-32
typischer Wert in Monaten510

Typische Ernte­faktoren von Photo­voltaik­anlagen
Techno­logiePhoto­voltaik Deutsch­landPhoto­voltaik Süd­europa
...mono-Si7,512,5
...poly-Si1017
...amor­phes Si1119
...CIS1730
Typische Ernte­faktoren von Windkraft- und Solar­thermie­anlagen in Monaten
WindkraftSolarthermie Deutschland
4824


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.


© 06/2015 by Volker Quaschning


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