CO2 Einsparung durch Photovoltaik Anlagen: Wie groß ist das Potenzial?

Das Klima ist ein Thema, das uns alle betrifft und stetig beschäftigt. Um den Klimawandel aufzuhalten, muss mehr auf Erneuerbare Energien gesetzt werden, die weniger CO2 in die Atmosphäre freigeben, welches für die immer wärmer werdende Erdoberfläche mitverantwortlich ist.

Photovoltaik ist ein gutes Beispiel, das schon einige Erfolge bei der Einsparung von Kohlenstoffdioxid erzielen konnte. Doch noch ist das optimale Einsparpotenzial nicht erreicht.

Wie viel CO2 durch den Ausbau von PV Anlagen eingespart werden kann, wollen wir uns in diesem Beitrag mal genauer ansehen.

Welchen Einfluss hat CO2 auf das Klima?

Kohlenstoffdioxid (CO2) ist ein chemisches Gas bestehend aus der Verbindung von Kohlenstoff und Sauerstoff. Es ist ein natürlicher Bestandteil der Luft und entsteht durch die Atmung von Lebewesen, und durch Verbrennung. Da das Gas sich nicht allein wieder abbauen kann, erfolgt dies durch die Photosynthese in Pflanzen oder durch Speicherung in Wasser. Es entsteht ein natürlicher Kohlenstoffdioxidkreislauf.

Außerdem hat CO2 die Eigenschaft Wärme zu absorbieren. Die Wärme die von der Erde ins Weltall abgesondert wird, wird vom CO2 absorbiert und teilweise zurück auf die Erde gestrahlt. Dies ist der natürliche Treibhausgaseffekt, der für ein gemäßigtes Klima sorgt und die Erde warm und lebensfähig hält. (Quelle 1)

CO2 bei der Stromerzeugung

Der meiste Strom wird derzeit immer noch in Kraftwerken produziert. Dies geschieht durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdgas, Erdöl und Kohle. Die dabei entstehende Wärme wandelt Wasser, welches in Rohren durch die Kessel im Kraftwerk gepumpt wird, in Wasserdampf um.

Dieser entstandene Wasserdampf treibt die Turbinen an. Die dadurch produzierte Bewegungsenergie wird anschließend vom Generator in elektrische Energie umgewandelt, der ins öffentliche Stromnetz fließt. (Quelle 2)

CO2-Emissionen als Ursache für den Klimawandel

Bei der Verbrennung von fossilen Energiequellen werden enorme Mengen an Kohlendioxid in die Luft abgegeben. Da die Kohleverbrennung in Kraftwerken nicht Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufes ist, werden viel größere Mengen CO2 emittiert als von der Natur abgebaut werden kann.

Der CO2 Überschuss in der Atmosphäre hat zur Folge, dass viel mehr Erdwärme absorbiert und zurückgestrahlt wird als es natürlich ist, und weniger Wärme ins Weltall abgegeben wird. Aus diesem Grund wird die Erde immer wärmer und es kommt letztendlich zum Klimawandel, der viele Nachteile für die Umwelt mit sich bringt.

Die CO2 Emissionen und die steigende Erderwärmung sind Ursache für Luftverschmutzungen, Dürren, Überschwemmungen und das Schmelzen der Gletscher an den Polen. Komplette Ökosysteme werden durch die Veränderungen der Temperatur zerstört. Das Abholzen der Wälder wirkt dabei zusätzlich kontraproduktiv.

Was bewirkt Photovoltaik?

Eine nachhaltige Alternative für fossile Brennstoffe sind Erneuerbare Energien, wie die Solarenergie. Der vermehrte Einsatz von Photovoltaikanlagen hat zwei Haupt-Auswirkungen auf die Umwelt:

  • Verringerung der CO2 Emissionen
  • Schonung der auslaufenden Ressourcen

Solarstrom wird aus Sonnenenergie erzeugt und benötigt keinerlei Verbrennungsprozesse. Durch die Sonneneinstrahlung werden die Elektronen der eingesetzten Materialen (häufig Silizium) in den Solarzellen dazu gebracht sich von ihren Positionen zu lösen, dadurch die Ladung in den Zellen umzukehren und sich zum entgegengesetzten Pol zu bewegen. Siehe auch: Wie erzeugt eine Solarzelle Strom?

Anschließend werden die Elektronen wieder zurück geleitet und das ganze beginnt von vorn, wodurch ein Energiefluss entsteht, der in Strom umgewandelt werden kann.

Bei der Umwandlung von Sonnenenergie in Solarstrom werden also keine fossilen Brennstoffe benötigt. Somit werden weder Ressourcen verbraucht, noch CO2 bei der Nutzung freigesetzt.

Bei der Herstellung dieser Solarzellen kommt es jedoch trotzdem zu CO2 Emissionen. Diese erfolgen allerdings nicht in so großen Massen wie bei Energiegewinnung durch Verbrennung.

Dazu kommt, dass während der gesamten Nutzungszeit von Solaranlagen, die oft bis zu 20 Jahren beträgt, kein CO2 entsteht. Dadurch kann das CO2, das durch die Produktion entstanden ist, über die Jahre ausgeglichen werden.

(Statistik 1) Wirft man einen Blick auf die Statistik von Öko-Institut e.V. aus 2007, sieht man in wie weit die verschiedenen Arten der Energiegewinnung das Klima durch ihre CO2 Emissionen belasten.

Infografik: So stark belastet die Stromerzeugung das Klima | Statista Mehr Infografiken finden Sie bei Statista

Ganz vorn dabei ist das Braunkohle-Kraftwerk mit 1.153 Gramm CO2 pro Kilowattstunde.

Dagegen wird bei der Produktion von Solarzellen nur gerade mal 101 Gramm pro Kilowattstunde freigesetzt. Vergleicht man die beiden Beträge, ist der Unterschied immens. Mithilfe des vermehrten Einsatzes von Solarenergie und durch Reduktion der Nutzung von Kohlekraftwerken, kann der CO2 Emissionsfaktor also definitiv gesenkt werden.

Dennoch lässt sich die Emission von Kohlenstoffdioxid bei Herstellungsverfahren bislang nicht komplett verhindern, kann jedoch durch den Einsatz erneuerbarer Energien stark verringert werden, was den Klimawandel zumindest verlangsamen würde.

CO2 Einsparung durch Solarenergie: Das wurde erreicht

Tatsächlich hat sich inzwischen bei uns schon einiges getan. Die CO2 Emissionen in Bezug auf die Stromerzeugung konnten erfolgreich um einiges gesenkt werden, wie in der Statistik vom Umweltbundesamt zu sehen ist (Statistik 2).

Statistik: Höhe der CO2-Emissionen durch die Stromerzeugung in Deutschland in den Jahren 1990 bis 2021 (in Millionen Tonnen) | Statista
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Noch in 1990 gab es in Deutschland eine Kohlendioxid-Emission von 366 Millionen Tonnen, während es letztes Jahr nur 219 Millionen Tonnen waren, was bereits eine kleine aber wichtige Verbesserung ist. Das beste Jahr mit der geringsten Emission an CO2 war bisher 2020, mit 191 Mio. Tonnen. Dies war fast die Hälfte als noch vor 30 Jahren.

Schaut man sich die Daten der Kohlendioxid-Emissionen weltweit an, sieht das ganze noch etwas anders aus (Statistik 3). Das Global Carbon Project zeigt die CO2 Emissionen auf der ganzen Welt zwischen 1960 und 2020.

Statistik: CO2-Emissionen weltweit in den Jahren 1960 bis 2020 (in Millionen Tonnen) | Statista
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Zusehen ist eine enorme Steigerung des Emissionsfaktors bis 2010, von 9.000 Mio. Tonnen auf 33.000 Mio. Tonnen. Ab 2010 konnten die CO2 Werte jedoch einigermaßen stabilisiert werden, und befinden sich seitdem immer im Bereich der 35.000 Millionen Tonnen Grenze. Es gab seither keine weiteren extremen Anstiege mehr.

Doch das alles ist kein Zufall, diese stabilisierten Werte wurden durch die vermehrte Nutzung von Erneuerbaren Energien erreicht. Seit dem 21. Jahrhundert wird sich mehr für alternativen Maßnahmen, darunter Solarenergie, eingesetzt.

Auch mehr Photovoltaikanlagen wurden dafür in Umlauf gebracht, wie die Statistik zum ‚Anteil der Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung in Deutschland in den Jahren 2002 bis 2021‘ zeigt (Statistik 4). Allein in Deutschland ist der Anteil der Solaranlagen am Stromverbrauch auf 8,8% gestiegen, wobei er Anfang der 2000er noch bei 0% lag.

Statistik: Anteil der Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung in Deutschland in den Jahren 2002 bis 2021 | Statista
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Solarstrom wird immer mehr und immer wichtiger im deutschen Strommix. Je mehr nachhaltige Energiequellen genutzt werden, desto weniger CO2 wird freigesetzt.

Eine noch besseren Verdeutlichung der Errungenschaften ist in der Statistik zur vermiedenen Menge an CO2 zu sehen (Statistik 5). Diese veranschaulicht die Menge an Kohlenstoffdioxid, die anhand der Nutzung von Photovoltaik in Deutschland vermieden werden konnte.

Auch hier ist zwischen 2001 und 2021 eine beachtliche Steigerung zu sehen. Den Startschuss bildete 2009 mit 3 Mio. Tonnen vermiedenem Kohlendioxid, wobei es die Jahre davor nur langsame Verbesserungen gab.

Bis 2015 stieg die CO2 Einsparung steil an, und ist nun in 2021 nach einigen kleinen Rückschlägen bei 33,6 Mio. Tonnen CO2 angelangt, die durch Photovoltaik eingespart werden konnten.

Doch die Menge an emittiertem Kohlendioxid ist immer noch gewaltig. Nach einer weltweiten erfolgreichen Stabilisierung wäre das nächste Ziel eine tatsächliche Reduzierung.

Ziele zur CO2 Einsparung für die Zukunft

(Statistik 6) Durch die erkennbaren Verbesserungen von 1990 zu 2020, hat sich die Bundesregierung in Deutschland das Ziel gesetzt die Treibhausgas-Emissionen bis 2045 noch weiter zu verringern. Der Ausgangswert in 1990 lag bei 1.249 Mio. Tonnen CO2-Äquivalent, während es in 2020 auf 739 Mio. Tonnen gesunken ist.

Das Ziel für 2030-2045 liegt daher nun bei 438 Mio. Tonnen, was den CO2 Emissionsfaktor erneut um etwas weniger als die Hälfte senken soll. In wie weit das realisierbar ist sei in Frage gestellt. Immerhin hat die erste große Senkung der Treibhausgas-Emissionen knapp 30 Jahre gedauert, und das Ziel ist noch lange nicht erreicht.

Aber wie kann das erreicht werden?

Durch mehr Förderungen für Erneuerbare Energien. Es gibt bereits einige Förder- und Kreditmaßnahmen bundesweit und auf Landesebene. Doch die Fördermittel reichen nicht aus und sind schnell ausgeschöpft.

Immerhin sind die Investitionskosten von Photovoltaik nicht gerade gering. Und bei den vielen Vorteilen, werden Photovoltaikanlagen immer beliebter bei den Menschen. Nicht nur trägt Solarenergie zum Umweltschutz bei, auch werden dadurch jahrelang Stromkosten eingespart und ausgeglichen.

Preise für Photovoltaik

Was jedoch immer noch viele Menschen vom Umstieg auf erneuerbare Energie abhält, sind die annehmlich hohen Kosten der nachhaltigen Alternativen. Dies ist allerdings ein Irrtum.

Während die Stromkosten immer weiter steigen, werden Photovoltaikanlagen immer lohnenswerter. Tatsächlich ist Solarenergie mit eine der günstigsten Alternativen, wie folgende Statistiken beweisen.

So zum Beispiel die Statistik von Policy Exchange zu den Kosten verschiedener Methoden um die Freisetzung einer Tonne CO2 zu verhindern (Statistik 7). Hier wird deutlich, dass die Kosten für Solarenergie weit unter den Kosten für Atomkraft liegen. Die Verhinderung der Freisetzung einer Tonne CO2 kosten demnach 146 US Doller in der Atomkraft, aber nur 49 Doller bei Solarenergie.

Auch wenn wir zurück auf Deutschland blicken, wird dieser Vergleich deutlich. Das Forum Ökologisch-Soziale Marktwirtschaft untersuchte die gesamtgesellschaftlichen Kosten für Stromerzeugung in Deutschland (Statistik 8). Auch hier steht Solarenergie mit 22,8 ct pro Kilowattstunde an vierter Stelle, weit unter Atomkraft (37,8 ct/kWh) und Stein- sowie Braunkohle (25,5-23,3 ct/kWh). Ein Umstieg wäre also definitiv realisierbar.

Infografik: Folgekosten von Atomstrom am höchsten | Statista Mehr Infografiken finden Sie bei Statista

Auch für die Privatperson gibt es Fördermaßnahmen und Kredite, besonders bekannt ist dabei die KfW. Die Anschaffungskosten einer Photovoltaikanlage mit oder ohne Stromspeicher müssen somit nicht sofort ausgegeben werden, sondern können langsam zurückgezahlt werden. Alternativ kann man PV-Anlagen auch ausleihen oder gebraucht kaufen, hier muss allerdings abgewogen werden in wie weit sich das wirklich lohnt.

Fazit

Die Nutzung erneuerbarer Energien kann viel bewirken und den CO2 Ausstoß allgemein verringern. Die Verbrennung fossiler Energieträger zur Stromerzeugung kann damit ebenso reduziert werden, was natürlich Ressourcen spart. Mit Photovoltaikanlagen kann eine CO2 Einsparung erzielt werden, was zum Klimaschutz beiträgt. Damit ist Solarstrom wichtig für unsere Umwelt.

Was zum erreichen der Ziele und zur Bewältigung der Klimakrise benötigt wird, sind Fördermittel und die Bereitschaft der Menschen. Wenn alle mithelfen, kann auch etwas erreicht werden.

Natürlich ist Solarstrom nicht der einzige Faktor, der zum Umweltschutz benötigt wird, aber irgendwo muss angefangen werden.

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Sportbegeisterter Familienvater. Bevor wir dieses Portal ins Leben gerufen haben, war Ich selbst 7 Jahe lang als Solarinstallateur tätig. Ich glaube fest an das Potenzial von Photovoltaikanlagen und hoffe dich in meinen Beiträgen ebenfalls dafür zu begeistern!