Eine der hartnäckigsten Mythen über Photovoltaik: Die Herstellung der Module verbraucht mehr Energie als sie jemals erzeugen. Falsch. Komplett falsch. Eine PV-Anlage spielt ihre Herstellungsenergie in 1,5 bis 3 Jahren ein und erzeugt danach 22 bis 38 Jahre lang sauberen Überschuss. Kein anderer Energieträger hat ein so günstiges Verhältnis. Hier sind die Zahlen.
Was energetische Amortisation bedeutet
Die energetische Amortisation (Energy Payback Time, EPBT) gibt an, wie lange eine PV-Anlage Strom erzeugen muss, bis sie die Energiemenge produziert hat, die für ihre Herstellung verbraucht wurde. Herstellung umfasst alles: Silizium schmelzen und reinigen, Wafer schneiden, Zellen produzieren, Module zusammenbauen, Wechselrichter fertigen, Montagesystem herstellen, Transport vom Werk zum Dach.
Wenn die energetische Amortisation bei 2 Jahren liegt und die Anlage 25 Jahre hält, erzeugt sie 23 Jahre lang Strom, der komplett als Netto-Energiegewinn zu Buche schlägt. Das Verhältnis von erzeugter zu verbrauchter Energie (Energy Return on Energy Invested, EROEI) liegt dann bei 12,5 zu 1. Bei 30 Jahren Lebensdauer bei 15 zu 1.
Die konkreten Zahlen
Die energetische Amortisation hängt von zwei Faktoren ab: wie viel Energie die Herstellung verbraucht und wie viel die Anlage am Standort erzeugt.
Module aus chinesischer Produktion (der Großteil des Weltmarkts), installiert in Süddeutschland: 1,5 bis 2,5 Jahre. Der Strommix in China ist kohlestromtlastig, weshalb die Herstellungsenergie höher ist. Dafür ist die Einstrahlung in Süddeutschland gut (1.100 kWh pro kWp).
Module aus chinesischer Produktion, installiert in Norddeutschland: 2 bis 3 Jahre. Weniger Einstrahlung (900 kWh pro kWp), gleiche Herstellungsenergie.
Module aus europäischer Produktion (Meyer Burger, REC), installiert in Deutschland: 1 bis 2 Jahre. Der sauberere Strommix in der europäischen Fertigung senkt die Herstellungsenergie um 20 bis 40 Prozent.
Zum Vergleich: Ein Gaskraftwerk amortisiert sich energetisch nie, weil es dauerhaft Brennstoff verbraucht. Ein Kohlekraftwerk ebenfalls nie. Ein Windrad amortisiert sich in 3 bis 6 Monaten (Herstellungsenergie gering, Ertrag hoch). Kernkraft: 1 bis 2 Jahre (ohne Berücksichtigung der Endlagerung).
Was danach passiert: 10 bis 20 Jahre Netto-Energiegewinn
Nach der energetischen Amortisation erzeugt die Anlage jedes Jahr mehr Energie als sie insgesamt jemals verbraucht hat. Eine 10-kWp-Anlage erzeugt pro Jahr 10.000 kWh. Die Herstellungsenergie lag bei etwa 15.000 bis 25.000 kWh (je nach Produktionsort und Technologie). Nach 2 Jahren hat die Anlage 20.000 kWh erzeugt und die Herstellungsenergie eingespielt. Danach kommen 23 Jahre mit je 10.000 kWh (minus Degradation), also rund 220.000 kWh Netto-Energiegewinn.
Über die gesamte Lebensdauer erzeugt die Anlage 10 bis 20 Mal mehr Energie als für ihre Herstellung nötig war. Das ist ein EROEI von 10:1 bis 20:1. Zum Vergleich: Erdöl hat einen EROEI von 5:1 bis 15:1 (je nach Förderart), Kohle 2:1 bis 10:1.
Warum die Zahlen immer besser werden
Die energetische Amortisation verkürzt sich von Jahr zu Jahr, aus drei Gründen.
Dünnere Wafer. Moderne Solarzellen werden aus immer dünneren Siliziumwafern geschnitten (120 bis 150 Mikrometer statt 200 Mikrometer vor 10 Jahren). Weniger Silizium pro Zelle bedeutet weniger Energie für die Herstellung.
Höhere Wirkungsgrade. TOPCon und HJT erzeugen mehr Strom pro Modul. Bei gleichem Herstellungsaufwand steigt der Ertrag, was die Amortisation verkürzt.
Saubererer Strommix in der Produktion. China investiert massiv in erneuerbare Energien, und der Kohlestromanteil im chinesischen Netz sinkt. Jede Verbesserung des Produktionsstrommixes senkt die Herstellungsemissionen und damit die energetische Amortisation.
2030 könnte die energetische Amortisation bei unter einem Jahr liegen. Module, die in einem Solarkraftwerk-betriebenen Werk hergestellt werden (was in China zunehmend der Fall ist), hätten eine Herstellungsenergie, die fast komplett erneuerbar ist.
Was die energetische Amortisation für die Kaufentscheidung bedeutet
Für die finanzielle Kaufentscheidung ist die energetische Amortisation irrelevant. Man kauft eine PV-Anlage wegen der Rendite (7 bis 10 Prozent pro Jahr), nicht wegen der Energiebilanz.
Für die Gewissensfrage „Ist PV wirklich umweltfreundlich?“ ist die energetische Amortisation die entscheidende Antwort. Ja, die Herstellung verbraucht Energie. Aber diese Energie ist in 1,5 bis 3 Jahren eingespielt. Danach liefert die Anlage zwei Jahrzehnte lang sauberen Strom, der fossile Energieträger ersetzt und CO2 einspart.
Wer behauptet, die Herstellung einer Solaranlage verbrauche mehr Energie als sie je erzeugt, hat entweder veraltete Daten (das galt möglicherweise in den 1980er Jahren, als die Wirkungsgrade niedrig und die Produktionsprozesse ineffizient waren) oder keine Daten. Die aktuelle Faktenlage ist eindeutig, seit über 15 Jahren, und sie wird jedes Jahr besser.
