Hocheffiziente Solarmodule können die CO₂-Emissionen pro Kilowattstunde über den Lebenszyklus reduzieren

Solarenergie spielt eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen, aber die Herstellung von Solarmodulen erfordert ebenfalls Energie und Rohstoffe. Die Siliziumverarbeitung, Glasherstellung, Aluminiumproduktion und mehr tragen zu ihrem CO₂-Fußabdruck bei. Der wachsende Anteil der Solarenergie weltweit und der zunehmende Druck auf Unternehmen, ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren, machen die Umweltauswirkungen von Solarmodulen wichtiger denn je.

Höhere Effizienz bedeutet, dass Solarmodule mehr Strom auf derselben Fläche erzeugen können. Sie ermöglicht es Herstellern auch, weniger Material für eine bestimmte Leistung zu verwenden. Beides kann dazu beitragen, den CO₂-Fußabdruck von Solarenergie zu reduzieren, obwohl auch die Energie und Ressourcen, die für die Herstellung der Module benötigt werden, eine Rolle spielen.

Umweltproduktdeklarationen offenbaren den CO₂-Fußabdruck von Solarmodulen

Umweltproduktdeklarationen (EPDs) liefern unabhängig geprüfte Informationen über die Umweltauswirkungen eines Produkts. Sie bewerten die Emissionen im Zusammenhang mit Rohstoffen, Herstellung, Transport und Entsorgung. Dies ermöglicht die Bewertung des CO₂-Fußabdrucks von Solarmodulen nach standardisierten Methoden. 

Laut der unabhängig geprüften EPD von LONGi verursacht die Herstellung eines Rückkontaktmoduls mit 665 Wp etwa 214 kg CO₂e-Emissionen. Die Zahl steigt auf 236 kg CO₂e, wenn Transport, Entsorgung und andere Lebenszyklusphasen einbezogen werden. Herstellung und Rohstoffe machen daher etwa 90 % des gesamten CO₂-Fußabdrucks des Moduls aus.

Die EPD zeigt auch, woher diese Emissionen stammen. Die Produktion von Solarzellen ist für 59,3 % der Treibhausgasemissionen im Produktstadium verantwortlich, gefolgt von Glas mit 15,8 % und Aluminiumrahmen mit 14,6 %. Das Modul wiegt etwa 33,2 kg, wobei Glas fast 81 % seines Gewichts ausmacht. Solarzellen wiegen im Vergleich weniger als 0,8 kg, sind aber für den größten Anteil der Herstellungsemissionen verantwortlich.

Diese Zahlen verdeutlichen, warum sowohl der Materialverbrauch als auch die zur Herstellung einzelner Komponenten benötigte Energie bei der Bewertung der Umweltvorteile einer höheren Modulleistung eine Rolle spielen.

Effizientere Module benötigen weniger Material für die gleiche Leistung

Effizienz, ausgedrückt in Prozent, beschreibt, wie viel des auf ein Solarmodul fallenden Sonnenlichts in Strom umgewandelt wird. Die Leistung (Watt Peak, Wp) gibt an, wie viel Strom das Modul unter Standardtestbedingungen erzeugen kann. Je höher die Effizienz, desto weniger Fläche benötigt ein Modul, um eine bestimmte Leistung zu erzielen.

Der Unterschied wird beim Vergleich zweier Module mit gleicher Nennleistung deutlich. Ein 500 Wp-Modul mit 20 % Effizienz benötigt etwa 2,5 m² Fläche, um seine Nennleistung unter Standardtestbedingungen zu erbringen. Steigt die Effizienz auf 25 %, kann das Modul die gleiche 500 Wp-Leistung mit nur 2,0 m² erzielen. Das bedeutet, Hersteller können die gleiche Leistung mit einem um 20 % kleineren Modul erzielen. Dies ist wichtig, da ein kleineres Modul in der Regel weniger Glas, Aluminium und andere Materialien benötigt.

Bei einer größeren Solaranlage mit einer Kapazität von 100 kWp summiert sich dieser Unterschied. Da beide Modultypen 500 Wp liefern, benötigt die Anlage unabhängig von ihrer Effizienz 200 Module. Was sich ändert, ist die benötigte Gesamtfläche. Die Module mit 20 % Effizienz würden etwa 500 m² abdecken, während die 25 % effizienten Module nur 400 m² benötigen würden. Dies spart 100 m² Modulfläche, ohne die installierte Kapazität zu reduzieren.

Die Reduzierung der Modulfläche um 20 % bietet auch Möglichkeiten, Material bei der Herstellung einzusparen. Kleinere Module können weniger Glas, Aluminium und Verkapselungsmaterial benötigen, was Produktionskosten und damit verbundene CO₂-Emissionen reduzieren kann. Die tatsächlichen Einsparungen hängen jedoch von der Modulkonstruktion und den Herstellungsanforderungen seiner Solarzellen ab.

Höhere Stromerzeugung über die Lebensdauer kann CO₂-Emissionen pro kWh senken

Der Umweltvorteil höherer Effizienz hängt auch vom Strom ab, den ein Modul während seiner Betriebslebensdauer erzeugt. Der CO₂-Fußabdruck von Solarstrom pro Kilowattstunde zeigt, wie viel CO₂ für jede Kilowattstunde Strom emittiert wird, die es über seine Lebensdauer produziert.

Im Juli 2025 schlug die Gemeinsame Forschungsstelle (JRC) der Europäischen Kommission eine gemeinsame Methode zur Messung des CO₂-Fußabdrucks von Solarmodulen vor. Die Methode berücksichtigt Emissionen während der Herstellung und anderer Phasen des Modullebens sowie die über die Zeit erzeugte Elektrizität. Die JRC schätzt, dass der CO₂-Fußabdruck von Solarenergie je nach Herstellungsweise der Module und ihrer Lebensdauer zwischen 10,8 und 44 g CO₂eq/kWh liegt.

Effizientere Module können mehr Strom auf derselben Fläche erzeugen. Dies kann ihren CO₂-Fußabdruck pro Kilowattstunde senken, vorausgesetzt, die zusätzliche Strommenge gleicht etwaige zusätzliche Emissionen während der Produktion aus.

Ein einfaches illustratives Beispiel zeigt den Unterschied. Zwei Solarmodule gleicher Größe haben jeweils einen gesamten CO₂-Fußabdruck über die Lebensdauer von 240 kg CO₂e. Das erste produziert 15.000 kWh Strom über seine Lebensdauer, was zu 16,0 g CO₂e pro kWh führt. Das zweite produziert 16.500 kWh und reduziert seinen CO₂-Fußabdruck auf etwa 14,5 g CO₂e pro kWh. Das zweite Modul erzeugt über seine Lebensdauer 10 % mehr Strom und hat einen CO₂-Fußabdruck pro Kilowattstunde, der etwa 9 % niedriger ist.

Leistung über die Lebensdauer beeinflusst den Klimanutzen

Obwohl sie ein sehr guter Indikator ist, bestimmt die Nennleistung eines Moduls allein nicht, wie viel Strom es über mehrere Jahrzehnte produzieren wird. Solartechnologie, lokales Sonnenlicht, Betriebstemperaturen und Degradation beeinflussen die Lebensdauerleistung.

Die Rückkontakttechnologie von LONGi wurde entwickelt, um die Stromerzeugung unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verbessern. Indem die elektrischen Kontakte auf der Rückseite der Solarzellen platziert werden, entfällt die Verschattung durch Metall auf der Vorderseite und mehr Sonnenlicht kann die aktive Zelloberfläche erreichen. Darüber hinaus unterstützt die neue 0BB (Zero Busbar) Architektur in allen HPBC 2.0 Rückkontaktmodulen die effiziente Stromabnahme.

Teilweise Verschattung kann ebenfalls die Stromerzeugung reduzieren. Die HPBC 2.0 Module von LONGi verwenden die Shading Optimizer-Technologie, um Leistungsverluste zu begrenzen, wenn Teile eines Moduls verschattet sind. In Vergleichstests von CPVT verzeichnete das Hi-MO X10 unter den getesteten Verschattungsbedingungen einen Leistungsverlust von 10,2 % im Vergleich zu 36,5 % bei einem TOPCon-Referenzmodul.

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Degradation, die beschreibt, wie stark die Leistungsabgabe eines Moduls im Laufe der Zeit allmählich abnimmt. Die von der EPD abgedeckten Rückkontaktmodule von LONGi haben eine 30-jährige Leistungsgarantie. Sie sieht einen maximalen Verlust im ersten Jahr von 1 % und eine nachfolgende jährliche Degradation von nicht mehr als 0,35 % vor. Nach 30 Jahren beträgt die garantierte Restleistung 88,85 % der ursprünglichen Nennleistung.

Zusammengenommen können diese Eigenschaften dazu beitragen, die Stromerzeugung über die Lebensdauer des Moduls aufrechtzuerhalten. Sie unterstützen auch seine Umweltleistung, da eine höhere Stromerzeugung über die Lebensdauer den CO₂-Fußabdruck pro Kilowattstunde senken kann.

Die Umweltleistung von Solarmodulen wird mit der weltweiten Verbreitung von Solarenergie immer wichtiger werden. Höhere Effizienz kann Herstellern helfen, Ressourcen effektiver einzusetzen und die CO₂-Bilanz von Solarenergie zu verbessern. Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Rückkontakttechnologie durch LONGi zeigt, welche Rolle Modulinnovationen bei der Reduzierung der Umweltauswirkungen von Solarenergie über ihre Lebensdauer spielen können.