CO₂-Bilanz von Photovoltaik: Wie umweltfreundlich sind Solaranlagen wirklich?

12.08.2025: Photovoltaik zählt zu den Schlüsseltechnologien der Energiewende – doch wie gut ist ihre tatsächliche Klimabilanz? Zwar produziert eine Photovoltaikanlage während ihres Betriebs komplett emissionsfreien Strom, jedoch entstehen bei der Herstellung, insbesondere bei der Produktion von Polysilizium, durchaus CO₂-Emissionen. Besonders relevant ist dabei der Produktionsstandort: In China, wo ein Großteil der Solarzellen gefertigt wird, stammt ein erheblicher Anteil der Prozessenergie aus fossilen Quellen.

Nach Berechnungen des Fraunhofer Instituts liegt die CO₂-Bilanz von Photovoltaik bei durchschnittlich 56 Gramm CO₂ pro erzeugter Kilowattstunde Solarstrom. Zum Vergleich: Strom aus Braunkohle verursacht rund 1075 g CO₂/kWh, Erdgas etwa 500 g. Photovoltaik schneidet damit deutlich besser ab als fossile Energieträger, nur Wind- und Wasserkraftanlagen verursachen noch weniger Emissionen pro kWh.

Energy Payback Time und Erntefaktor bei Solaranlagen

Zwei Kennzahlen sind entscheidend für die Bewertung der Energieeffizienz einer Photovoltaikanlage: die Energy Payback Time (EPBT) und der Erntefaktor (EROI = Energy Return on Energy Invested). Die EPBT bezeichnet die Dauer, bis eine PV-Anlage die Energiemenge erzeugt hat, die für ihre Herstellung, Logistik und Montage benötigt wurde. In Deutschland liegt diese Zeitspanne für monokristalline Module bei rund 1,3 bis 2,1 Jahren – bei einer Betriebsdauer von über 25 Jahren ein überzeugender Wert.

Der Erntefaktor wiederum zeigt das Verhältnis zwischen erzeugter und eingesetzter Energie. Werte zwischen 10 und 20 sind hier typisch – das heißt, eine Anlage produziert über ihre Lebenszeit das Zehn- bis Zwanzigfache der zur Herstellung aufgewendeten Energie. Auch das spricht für die positive CO₂-Bilanz von Photovoltaik.

Stromspeicher und ihre energetische Bilanz

Ein Großteil der heutigen PV-Anlagen wird in Kombination mit einem Stromspeicher installiert. So lässt sich der Eigenverbrauch erheblich steigern, was nicht nur wirtschaftlich, sondern auch ökologisch sinnvoll ist. Der sogenannte ESOI-Wert (Energy Stored on Energy Invested) bewertet, wie effizient ein Stromspeicher im Verhältnis zur eingesetzten Energie arbeitet. Werte von 15 bis 20 gelten bei modernen Systemen als realistisch.

Wichtig bei der Bewertung: Lithium, ein zentraler Rohstoff für Batteriespeicher, wird größtenteils in Südamerika gefördert – häufig unter Bedingungen, die den lokalen Wasserhaushalt belasten. Das Recycling alter Speicherkomponenten gewinnt deshalb zunehmend an Bedeutung, um die Umweltwirkungen zu minimieren und den ESOI-Wert weiter zu verbessern.

Photovoltaik-Recycling und Materialkreisläufe

Auch die Wiederverwertung von Solarmodulen hat Einfluss auf die CO₂-Bilanz von Photovoltaik. Module bestehen hauptsächlich aus Glas, Aluminium und Silizium – Materialien, die zu rund 95 % recycelbar sind. Seit 2012 verpflichtet die europäische WEEE-Richtlinie Hersteller zur Rücknahme und fachgerechten Entsorgung ausgedienter Module. So wird sichergestellt, dass wertvolle Rohstoffe dem Produktionskreislauf wieder zugeführt werden können.

Besonders umweltrelevant sind auch kleinere Mengen an Schwermetallen wie Cadmium oder Blei, die in einigen Modultypen verbaut sind. Durch gesetzlich geregelte Recyclingprozesse und spezialisierte Rücknahmesysteme wird ihre sichere Entsorgung gewährleistet.

Rohstoffe und CO₂-Ausstoß: Einfluss der Herkunft

Die Herkunft der Rohstoffe hat einen erheblichen Einfluss auf die Klimabilanz der Module. Während Silizium als Hauptbestandteil nahezu überall verfügbar und umweltverträglich gewinnbar ist, verursacht die Polysilizium-Produktion in Regionen mit fossiler Stromerzeugung deutlich mehr Emissionen. In Europa dagegen kann durch den Einsatz erneuerbarer Energien in der Produktion der CO₂-Ausstoß pro Kilogramm Polysilizium um bis zu 50 Prozent reduziert werden.

Dadurch entsteht eine deutliche Differenz: Photovoltaikmodule aus europäischer Fertigung weisen heute bereits eine wesentlich geringere CO₂-Bilanz auf als vergleichbare Produkte aus Asien. Auch deshalb gilt die regionale Produktion als Schlüssel zur weiteren Verbesserung der Umweltbilanz von Photovoltaik.

Bild: KI-generiert