CO2-Fußabdruck

 

CO2-Fußabdruck

 
 

Photovoltaik und ihr C02-Fußabdruck

Photovoltaik & CO2

Zu den Vorteilen der Photovoltaik gehört es, dass sie im Betrieb kein CO2 erzeugt. Dies hat sie mit Wasser- und Windkraft gemeinsam. Aber kann die Photovoltaik insgesamt CO2-frei produzieren?
Nicht ganz.

In der Herstellung von Modulen, Kabeln, Wechselrichtern und während deren Transports wird CO2 freigesetzt. Um den Photovoltaik-CO2-Fußabdruck zu errechnen, wird die bei Fertigung und Installation erzeugte Menge an Klimagas durch die Menge an Strom – in kWh – geteilt, den die Anlage erzeugt.

Das Ergebnis: Durchschnittliche PV-Anlagen erzeugen, je nach Modell und Standort, zwischen 9g und 25g CO2-Ausstoß pro erzeugtem kWh Strom. In Norddeutschland mit 850 kWh/kWp liegt der Ausstoß bei niedrigen 25g, im südlichen Italien mit rund 1.700 kWh/kWp sogar nur bei 9g.

Mit diesen Werten liegen Photovoltaikanlagen im Bereich der Windkraft, deutlich unter Atomstrom und Wasserkraft – und weit unter Kohle und Gas:

Photovoltaik & CO2 im Vergleich

Form der Energie-Erzeugung CO2-Fußabdruck
(in g/kWh)
Photovoltaik 9 – 25 g
AKW 40 g
AKW mit Uran aus Südafrika 126 g
Braunkohlekraftwerk 1153 g
Erdgas 428 g
Wasserkraft 40 g
Windkraft 24 g

Im bundesdeutschen Strommix aus Atom, Kohle, Gas und Erneuerbaren werden pro Kilowattstunde 576g CO2 erzeugt. Pro kWh ist damit eine potenzielle Ersparnis der Photovoltaik an CO2 von 551 bis 567g möglich.

Möchten Sie mit Photovoltaik CO2-armen Strom produzieren?
Zur individuellen Berechnung




Photovoltaik und ihr C02-Fußabdruck

Photovoltaik & CO2

Zu den Vorteilen der Photovoltaik gehört es, dass sie im Betrieb kein CO2 erzeugt. Dies hat sie mit Wasser- und Windkraft gemeinsam. Aber kann die Photovoltaik insgesamt CO2-frei produzieren?
Nicht ganz.

In der Herstellung von Modulen, Kabeln, Wechselrichtern und während deren Transports wird CO2 freigesetzt. Um den Photovoltaik-CO2-Fußabdruck zu errechnen, wird die bei Fertigung und Installation erzeugte Menge an Klimagas durch die Menge an Strom – in kWh – geteilt, den die Anlage erzeugt.

Das Ergebnis: Durchschnittliche PV-Anlagen erzeugen, je nach Modell und Standort, zwischen 9g und 25g CO2-Ausstoß pro erzeugtem kWh Strom. In Norddeutschland mit 850 kWh/kWp liegt der Ausstoß bei niedrigen 25g, im südlichen Italien mit rund 1.700 kWh/kWp sogar nur bei 9g.

Mit diesen Werten liegen Photovoltaikanlagen im Bereich der Windkraft, deutlich unter Atomstrom und Wasserkraft – und weit unter Kohle und Gas:

Photovoltaik & CO2 im Vergleich

Form der Energie-Erzeugung CO2-Fußabdruck
(in g/kWh)
Photovoltaik 9 – 25 g
AKW 40 g
AKW mit Uran aus Südafrika 126 g
Braunkohlekraftwerk 1153 g
Erdgas 428 g
Wasserkraft 40 g
Windkraft 24 g

Im bundesdeutschen Strommix aus Atom, Kohle, Gas und Erneuerbaren werden pro Kilowattstunde 576g CO2 erzeugt. Pro kWh ist damit eine potenzielle Ersparnis der Photovoltaik an CO2 von 551 bis 567g möglich.

Möchten Sie mit Photovoltaik CO2-armen Strom produzieren?
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Photovoltaik und ihr C02-Fußabdruck

Photovoltaik & CO2

Zu den Vorteilen der Photovoltaik gehört es, dass sie im Betrieb kein CO2 erzeugt. Dies hat sie mit Wasser- und Windkraft gemeinsam. Aber kann die Photovoltaik insgesamt CO2-frei produzieren?
Nicht ganz.

In der Herstellung von Modulen, Kabeln, Wechselrichtern und während deren Transports wird CO2 freigesetzt. Um den Photovoltaik-CO2-Fußabdruck zu errechnen, wird die bei Fertigung und Installation erzeugte Menge an Klimagas durch die Menge an Strom – in kWh – geteilt, den die Anlage erzeugt.

Das Ergebnis: Durchschnittliche PV-Anlagen erzeugen, je nach Modell und Standort, zwischen 9g und 25g CO2-Ausstoß pro erzeugtem kWh Strom. In Norddeutschland mit 850 kWh/kWp liegt der Ausstoß bei niedrigen 25g, im südlichen Italien mit rund 1.700 kWh/kWp sogar nur bei 9g.

Mit diesen Werten liegen Photovoltaikanlagen im Bereich der Windkraft, deutlich unter Atomstrom und Wasserkraft – und weit unter Kohle und Gas:

Photovoltaik & CO2 im Vergleich

Form der Energie-Erzeugung CO2-Fußabdruck
(in g/kWh)
Photovoltaik 9 – 25 g
AKW 40 g
AKW mit Uran aus Südafrika 126 g
Braunkohlekraftwerk 1153 g
Erdgas 428 g
Wasserkraft 40 g
Windkraft 24 g

Im bundesdeutschen Strommix aus Atom, Kohle, Gas und Erneuerbaren werden pro Kilowattstunde 576g CO2 erzeugt. Pro kWh ist damit eine potenzielle Ersparnis der Photovoltaik an CO2 von 551 bis 567g möglich.

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Photovoltaik & Kohlenstoffdioxid

Was ist Kohlenstoffdioxid?

Fehlende Photovoltaik - CO2-Ausstoß in Mengen

© claffra/Fotolia

CO2 ist die chemische Bezeichnung des Gases Kohlenstoffdioxid (umgangssprachlich, aber nicht ganz korrekt: Kohlen­dioxid). Das “C" steht für “Carbon", Kohle, und “O" für “Oxid", Sauerstoff. Im Kohlenstoffdioxid-Molekül bindet jedes Kohlenstoffatom 2 Sauerstoffatome.

Kohlenstoffdioxid ist als Kohlensäure in den Ozeanen gelöst, zu 60.000.000 Gigatonnen in der Erdkruste eingelagert (Carbonatgestein), und zu 3.000 Gigatonnen ist natürlicher Bestandteil der Atmosphäre – mit zur Zeit an die 400 ppm (1/2500) in der Luft. Es wird von Pflanzen durch Photosynthese aufgesplittet (die den Sauerstoff ausatmen und dadurch das tierische Leben der Welt mit Atemgas versorgen) und teilweise in den Pflanzenkörper eingelagert.
Wieder freigesetzt wird das Gas – zum kleineren Teil – durch Nachtatmung der Pflanzen; vor allem aber, indem kohlenstoffhaltige Substanzen, also Pflanzen oder ihre Abfallstoffe (Holz, Kohle, fossiles Öl und dessen Derivate Benzin, Diesel, Heizöl) verbrannt werden – zur Energie-Erzeugung, in der Industrie und im Verkehr.

Kohlenstoffdioxid ist nicht giftig, kann aber – schwerer als Luft – bei höherem Vorkommen die Atemluft aus Senken, Kellern usw. verdrängen. In Alltag und Industrie existieren verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für Kohlenstoffdioxid – z.B. in Sprudel und Schaumwein, in Feuerlöschgeräten, in Trockeneis, als Lösungsmittel in der Erdölförderung u.v.a.m.

Was ist an Kohlenstoffdioxid so problematisch?

Jährlich werden auf natürliche Art und Weise ca. 550 Gigatonnen Kohlendioxid freigesetzt. Pflanzenwuchs und kalkbildende Organismen binden beinahe die gleiche Menge, so dass im sogenannten natürlichen Kohlenstoff-Zyklus ein Gleichgewicht zwischen Freisetzung und Bindung besteht.
Durch den Menschen werden jedoch zusätzlich rund 36 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid jährlich freigesetzt, 1,2% des natürlichen CO2-Gehalts der Atmosphäre. Dies in erster Linie durch Verbrennung in Energieproduktion, Industrie und Transport/Verkehr. Natürliche Kohlenstoffsenken (z.B. neue Wälder) können diese Menge nicht aufnehmen. Zur Hälfte verbleibt das Gas in der Atmosphäre, zur Hälfte wird es von den Ozeanen aufgenommen und verursacht hier eine partielle Übersäuerung.

Das in der Atmosphäre verbleibende Kohlenstoffdioxid ist transparent, farb- und geruchlos. Sichtbares Licht kann es passieren, Infrarotstrahlung jedoch – der “Wärmeanteil" der Solarstrahlung – wird absorbiert. Damit hält das CO2 einen Teil der Solarwärme, die vom Boden zurückgestrahlt ins All entweichen würde, in der Atmosphäre zurück.
Diese Eigenschaft macht Kohlenstoffdioxid zum Treibhausgas. Ohne Treibhausgase (CO2 ist nach Wasserdampf das zweitwichtigste, hinzu kommen Methan und Ozon) würden auf der Erde durchschnittlich -18°C herrschen. Die Treibhausgase heben die Temperatur auf durchschnittlich 15°C an und ermöglichen so Leben in der Form, in der wir es kennen. Allerdings zieht eine weitere Erhöhung der Temperatur in der Atmosphäre die bekannten klimaschädlichen Folgen nach sich – schmelzendes Polareis und zurückgehende Gletscher, die zu einem langsamen Anstieg der Weltmeere und einer Abkühlung der Ozeane führen, Unterbrechung des Golfstroms, Zunahme extremer Wetterereignisse wie Stürme, Fluten, Trockenheiten mit entsprechenden Ernteausfällen.
Zwar ist der Prozess der Erwärmung in der zweiten Hälfte des ersten Jahrzehnts im 21. Jahrhundert langsamer vonstatten gegangen als erwartet. Die Wissenschaft hat noch nicht völlig verstanden, wo die gesammelte Wärme gespeichert wird – angenommen wird, in den Ozeanen. Unstrittig sind aber die Unumkehrbarkeit des Prozesses sowie die drastischen Folgen, die er im Lauf der nächsten Jahrzehnte nach sich ziehen wird.

Seit Beginn der Industrialisierung wurde der Anteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre durch menschliche Aktivität von 280 ppm auf 390 ppm erhöht. Weitere Freisetzungen beschwören Gefahren für die Weltgesellschaft herauf, die bisher kaum zu übersehen sind.

Was ist mit “CO2-Fußabdruck" gemeint?
Was mit “CO2-Äquivalenten"?

Ohne Photovoltaik: CO2-Fussabdruck überraschend groß

Der CO2-Fußabdruck bezeichnet die Menge an Treibhausgasen, die innerhalb des jeweiligen Lebenszyklus’ von Gütern, Betrieben oder Lebewesen freigesetzt wird.
Angegeben wird der CO2-Fußabdruck in der Regel in CO2-Äquivalenten. Denn nicht nur CO2-Gas wird freigesetzt, sondern auch die für den Treibhauseffekt relevanten Gase Methan CH4, Schwefelhexafluorid SF6, Stickstofftrifluorid NF3, Lachgas N2O und Fluorkohlenwasserstoffe in verschiedenen Zusammensetzungen von CF4 bis CFDH2F. Ihre jeweiligen Treibhaus-Potenziale werden in CO2 umgerechnet, da mit 60%-igem Anteil an den Treibhausgasen das Kohlendioxid das vorherrschende und wichtigste Treibhausgas ist.
Die Umrechnung erfolgt nach verschiedenen Faktoren, z.B. das Treibhauspotenzial von Methan ist 25 mal höher als die von Kohlendioxid (es verbleibt allerdings weniger lang in der Atmosphäre), Stickstofftrifluorid 23.900 mal höher.
In der entwickelten Welt hat jeder Mensch, jedes domestizierte Lebewesen – vom Hund bis zur Kulturpflanze -, jedes Produkt einen CO2-Fußabdruck.

CO2-Fußabdruck des Menschen

In Bezug auf Menschen ist die Menge an CO2 gemeint, durch die sie direkt oder indirekt zur weltweiten CO2-Bilanz beitragen – durch Produktion von CO2-relevanten Gegenständen bzw. deren Konsumtion (also Anheizen der CO2-relevanten Produktion), durch Verbrennung, durch Erzeugen von Abgasen in Transport und Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und Konsum von Hausenergie.

CO2-Fußabdruck von Waren und Gütern

In Bezug auf Güter wie z.B. der Photovoltaikanlage ist mit dem Fußabdruck die Menge an CO2-Äquivalenten gemeint, die:

  • 1. bei ihrer Herstellung,
  • 2. bei ihrem Gebrauch, und
  • 3. bei ihrer Entsorgung anfallen.

CO2-Fußabdruck einzelner Prozessabschnitte, z.B. in der Herstellung

Der Begriff kann auch enger gefasst werden und nur einen Teilabschnitt des gesamten Lebenszyklus einer Ware meinen – z.B. allein die Herstellung des Produkts vor Ort.
Auch das ist schon aussagekräftig, v.a. im Vergleich, wie das folgende Beispiel eines Moduls von Heckert Solar zeigt.

Konkretes Beispiel für den CO2-Fußabdruck in der Herstellung

Das Modul NeMo® 60P des Herstelles Heckert Solar hat lt. Auskunft von Dipl. Ing. Diesing, Anwendungstechniker des Chemnitzer Herstellers, einen CO2-Fußabdruck in Höhe von 188 kg CO2-Äquivalenten.*
(Das entsprechende Carbon Footprint-Zertifikat des TÜV Rheinland liegt PVS Solarstrom vor.)

* Dieser Fußabdruck betrifft nur die Herstellung vor Ort selbst, nicht aber die Wertschöpfungskette bis zum Hersteller oder die Montage beim Endkunden.

Das Modul hat eine Nennleistung von 265 Wp, erzeugt also ≈ 250 kWh im Jahr. In der Referenz-Laufzeit von 20 Jahren entspricht dies:

250 kWh × 20 Jahre ≘ 5.000 kWh

Bei Erzeugung derselben Energie durch konventionelle Energieträger entstehen durch Verbrennen von Erdgas 3200 kg CO2-Äquivalente, bei Öl 4.450 kg, bei Steinkohle 3.950 kg, bei Holzpellets 2.535 kg, bei Braunkohle 4.900 kg.**
Der Vergleich ergibt sich von selbst. Die CO2-Ersparnis durch Photovoltaik ist schon auf der Ebene des Einzelhaushalts erheblich.

** Die ungleich gewaltigeren Umweltkosten von Abbau, Transport, Raffinerie,
Entsorgung im Kohleabbau, in der Erdölgewinnung etc. werden hier
um des Vergleichs willen ebenfalls vernachlässigt – das Ergebnis bleibt schlagend.

Mehr über das Verhältnis von Kilowattstunden Energie und CO2 können Sie hier lesen.

Wie hoch ist die Photovoltaik-CO2-Ersparnis deutschlandweit?

Der private Stromverbrauch in Deutschland beträgt mit 130 Milliarden kWh rund 30% des gesamten Stromverbrauchs. Bei einem Verbrauch von rund 1.500 kWh/Jahr pro Person (in einem 5- bis 6-Personen-Haushalt) bis 2.800 kWh/Jahr (in einem Single-Haushalt) können Sie beim Umstieg auf Photovoltaik – selbst, wenn der höhere Wert aus der Tabelle oben angenommen wird – zwischen 826 Kilogramm und 1,542 Tonnen CO2 pro Person und Jahr einsparen.
Die Photovoltaik trägt damit durch ihren geringeren Ausstoß an CO2 zur “Verkleinerung" Ihres CO2-Footprints bei.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Photovoltaik & Kohlenstoffdioxid

Was ist Kohlenstoffdioxid?

Fehlende Photovoltaik - CO2-Ausstoß in Mengen

© claffra/Fotolia

CO2 ist die chemische Bezeichnung des Gases Kohlenstoffdioxid (umgangssprachlich, aber nicht ganz korrekt: Kohlen­dioxid). Das “C" steht für “Carbon", Kohle, und “O" für “Oxid", Sauerstoff. Im Kohlenstoffdioxid-Molekül bindet jedes Kohlenstoffatom 2 Sauerstoffatome.

Kohlenstoffdioxid ist als Kohlensäure in den Ozeanen gelöst, zu 60.000.000 Gigatonnen in der Erdkruste eingelagert (Carbonatgestein), und zu 3.000 Gigatonnen ist natürlicher Bestandteil der Atmosphäre – mit zur Zeit an die 400 ppm (1/2500) in der Luft. Es wird von Pflanzen durch Photosynthese aufgesplittet (die den Sauerstoff ausatmen und dadurch das tierische Leben der Welt mit Atemgas versorgen) und teilweise in den Pflanzenkörper eingelagert.
Wieder freigesetzt wird das Gas – zum kleineren Teil – durch Nachtatmung der Pflanzen; vor allem aber, indem kohlenstoffhaltige Substanzen, also Pflanzen oder ihre Abfallstoffe (Holz, Kohle, fossiles Öl und dessen Derivate Benzin, Diesel, Heizöl) verbrannt werden – zur Energie-Erzeugung, in der Industrie und im Verkehr.

Kohlenstoffdioxid ist nicht giftig, kann aber – schwerer als Luft – bei höherem Vorkommen die Atemluft aus Senken, Kellern usw. verdrängen. In Alltag und Industrie existieren verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für Kohlenstoffdioxid – z.B. in Sprudel und Schaumwein, in Feuerlöschgeräten, in Trockeneis, als Lösungsmittel in der Erdölförderung u.v.a.m.

Was ist an Kohlenstoffdioxid so problematisch?

Jährlich werden auf natürliche Art und Weise ca. 550 Gigatonnen Kohlendioxid freigesetzt. Pflanzenwuchs und kalkbildende Organismen binden beinahe die gleiche Menge, so dass im sogenannten natürlichen Kohlenstoff-Zyklus ein Gleichgewicht zwischen Freisetzung und Bindung besteht.
Durch den Menschen werden jedoch zusätzlich rund 36 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid jährlich freigesetzt, 1,2% des natürlichen CO2-Gehalts der Atmosphäre. Dies in erster Linie durch Verbrennung in Energieproduktion, Industrie und Transport/Verkehr. Natürliche Kohlenstoffsenken (z.B. neue Wälder) können diese Menge nicht aufnehmen. Zur Hälfte verbleibt das Gas in der Atmosphäre, zur Hälfte wird es von den Ozeanen aufgenommen und verursacht hier eine partielle Übersäuerung.

Das in der Atmosphäre verbleibende Kohlenstoffdioxid ist transparent, farb- und geruchlos. Sichtbares Licht kann es passieren, Infrarotstrahlung jedoch – der “Wärmeanteil" der Solarstrahlung – wird absorbiert. Damit hält das CO2 einen Teil der Solarwärme, die vom Boden zurückgestrahlt ins All entweichen würde, in der Atmosphäre zurück.
Diese Eigenschaft macht Kohlenstoffdioxid zum Treibhausgas. Ohne Treibhausgase (CO2 ist nach Wasserdampf das zweitwichtigste, hinzu kommen Methan und Ozon) würden auf der Erde durchschnittlich -18°C herrschen. Die Treibhausgase heben die Temperatur auf durchschnittlich 15°C an und ermöglichen so Leben in der Form, in der wir es kennen. Allerdings zieht eine weitere Erhöhung der Temperatur in der Atmosphäre die bekannten klimaschädlichen Folgen nach sich – schmelzendes Polareis und zurückgehende Gletscher, die zu einem langsamen Anstieg der Weltmeere und einer Abkühlung der Ozeane führen, Unterbrechung des Golfstroms, Zunahme extremer Wetterereignisse wie Stürme, Fluten, Trockenheiten mit entsprechenden Ernteausfällen.
Zwar ist der Prozess der Erwärmung in der zweiten Hälfte des ersten Jahrzehnts im 21. Jahrhundert langsamer vonstatten gegangen als erwartet. Die Wissenschaft hat noch nicht völlig verstanden, wo die gesammelte Wärme gespeichert wird – angenommen wird, in den Ozeanen. Unstrittig sind aber die Unumkehrbarkeit des Prozesses sowie die drastischen Folgen, die er im Lauf der nächsten Jahrzehnte nach sich ziehen wird.

Seit Beginn der Industrialisierung wurde der Anteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre durch menschliche Aktivität von 280 ppm auf 390 ppm erhöht. Weitere Freisetzungen beschwören Gefahren für die Weltgesellschaft herauf, die bisher kaum zu übersehen sind.

Was ist mit “CO2-Fußabdruck" gemeint?
Was mit “CO2-Äquivalenten"?

Ohne Photovoltaik: CO2-Fussabdruck überraschend groß

Der CO2-Fußabdruck bezeichnet die Menge an Treibhausgasen, die innerhalb des jeweiligen Lebenszyklus’ von Gütern, Betrieben oder Lebewesen freigesetzt wird.
Angegeben wird der CO2-Fußabdruck in der Regel in CO2-Äquivalenten. Denn nicht nur CO2-Gas wird freigesetzt, sondern auch die für den Treibhauseffekt relevanten Gase Methan CH4, Schwefelhexafluorid SF6, Stickstofftrifluorid NF3, Lachgas N2O und Fluorkohlenwasserstoffe in verschiedenen Zusammensetzungen von CF4 bis CFDH2F. Ihre jeweiligen Treibhaus-Potenziale werden in CO2 umgerechnet, da mit 60%-igem Anteil an den Treibhausgasen das Kohlendioxid das vorherrschende und wichtigste Treibhausgas ist.
Die Umrechnung erfolgt nach verschiedenen Faktoren, z.B. das Treibhauspotenzial von Methan ist 25 mal höher als die von Kohlendioxid (es verbleibt allerdings weniger lang in der Atmosphäre), Stickstofftrifluorid 23.900 mal höher.
In der entwickelten Welt hat jeder Mensch, jedes domestizierte Lebewesen – vom Hund bis zur Kulturpflanze -, jedes Produkt einen CO2-Fußabdruck.

CO2-Fußabdruck des Menschen

In Bezug auf Menschen ist die Menge an CO2 gemeint, durch die sie direkt oder indirekt zur weltweiten CO2-Bilanz beitragen – durch Produktion von CO2-relevanten Gegenständen bzw. deren Konsumtion (also Anheizen der CO2-relevanten Produktion), durch Verbrennung, durch Erzeugen von Abgasen in Transport und Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und Konsum von Hausenergie.

CO2-Fußabdruck von Waren und Gütern

In Bezug auf Güter wie z.B. der Photovoltaikanlage ist mit dem Fußabdruck die Menge an CO2-Äquivalenten gemeint, die:

  • 1. bei ihrer Herstellung,
  • 2. bei ihrem Gebrauch, und
  • 3. bei ihrer Entsorgung anfallen.

CO2-Fußabdruck einzelner Prozessabschnitte, z.B. in der Herstellung

Der Begriff kann auch enger gefasst werden und nur einen Teilabschnitt des gesamten Lebenszyklus einer Ware meinen – z.B. allein die Herstellung des Produkts vor Ort.
Auch das ist schon aussagekräftig, v.a. im Vergleich, wie das folgende Beispiel eines Moduls von Heckert Solar zeigt.

Konkretes Beispiel für den CO2-Fußabdruck in der Herstellung

Das Modul NeMo® 60P des Herstelles Heckert Solar hat lt. Auskunft von Dipl. Ing. Diesing, Anwendungstechniker des Chemnitzer Herstellers, einen CO2-Fußabdruck in Höhe von 188 kg CO2-Äquivalenten.*
(Das entsprechende Carbon Footprint-Zertifikat des TÜV Rheinland liegt PVS Solarstrom vor.)

* Dieser Fußabdruck betrifft nur die Herstellung vor Ort selbst, nicht aber die Wertschöpfungskette bis zum Hersteller oder die Montage beim Endkunden.

Das Modul hat eine Nennleistung von 265 Wp, erzeugt also ≈ 250 kWh im Jahr. In der Referenz-Laufzeit von 20 Jahren entspricht dies:

250 kWh × 20 Jahre ≘ 5.000 kWh

Bei Erzeugung derselben Energie durch konventionelle Energieträger entstehen durch Verbrennen von Erdgas 3200 kg CO2-Äquivalente, bei Öl 4.450 kg, bei Steinkohle 3.950 kg, bei Holzpellets 2.535 kg, bei Braunkohle 4.900 kg.**
Der Vergleich ergibt sich von selbst. Die CO2-Ersparnis durch Photovoltaik ist schon auf der Ebene des Einzelhaushalts erheblich.

** Die ungleich gewaltigeren Umweltkosten von Abbau, Transport, Raffinerie,
Entsorgung im Kohleabbau, in der Erdölgewinnung etc. werden hier
um des Vergleichs willen ebenfalls vernachlässigt – das Ergebnis bleibt schlagend.

Mehr über das Verhältnis von Kilowattstunden Energie und CO2 können Sie hier lesen.

Wie hoch ist die Photovoltaik-CO2-Ersparnis deutschlandweit?

Der private Stromverbrauch in Deutschland beträgt mit 130 Milliarden kWh rund 30% des gesamten Stromverbrauchs. Bei einem Verbrauch von rund 1.500 kWh/Jahr pro Person (in einem 5- bis 6-Personen-Haushalt) bis 2.800 kWh/Jahr (in einem Single-Haushalt) können Sie beim Umstieg auf Photovoltaik – selbst, wenn der höhere Wert aus der Tabelle oben angenommen wird – zwischen 826 Kilogramm und 1,542 Tonnen CO2 pro Person und Jahr einsparen.
Die Photovoltaik trägt damit durch ihren geringeren Ausstoß an CO2 zur “Verkleinerung" Ihres CO2-Footprints bei.

Solarzellen im Zusammenspiel

Zur individuellen Berechnung

Photovoltaik & Kohlenstoffdioxid

Was ist Kohlenstoffdioxid?

Fehlende Photovoltaik - CO2-Ausstoß in Mengen

© claffra/Fotolia

CO2 ist die chemische Bezeichnung des Gases Kohlenstoffdioxid (umgangssprachlich, aber nicht ganz korrekt: Kohlen­dioxid). Das “C" steht für “Carbon", Kohle, und “O" für “Oxid", Sauerstoff. Im Kohlenstoffdioxid-Molekül bindet jedes Kohlenstoffatom 2 Sauerstoffatome.

Kohlenstoffdioxid ist als Kohlensäure in den Ozeanen gelöst, zu 60.000.000 Gigatonnen in der Erdkruste eingelagert (Carbonatgestein), und zu 3.000 Gigatonnen ist natürlicher Bestandteil der Atmosphäre – mit zur Zeit an die 400 ppm (1/2500) in der Luft. Es wird von Pflanzen durch Photosynthese aufgesplittet (die den Sauerstoff ausatmen und dadurch das tierische Leben der Welt mit Atemgas versorgen) und teilweise in den Pflanzenkörper eingelagert.
Wieder freigesetzt wird das Gas – zum kleineren Teil – durch Nachtatmung der Pflanzen; vor allem aber, indem kohlenstoffhaltige Substanzen, also Pflanzen oder ihre Abfallstoffe (Holz, Kohle, fossiles Öl und dessen Derivate Benzin, Diesel, Heizöl) verbrannt werden – zur Energie-Erzeugung, in der Industrie und im Verkehr.

Kohlenstoffdioxid ist nicht giftig, kann aber – schwerer als Luft – bei höherem Vorkommen die Atemluft aus Senken, Kellern usw. verdrängen. In Alltag und Industrie existieren verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für Kohlenstoffdioxid – z.B. in Sprudel und Schaumwein, in Feuerlöschgeräten, in Trockeneis, als Lösungsmittel in der Erdölförderung u.v.a.m.

Was ist an Kohlenstoffdioxid so problematisch?

Jährlich werden auf natürliche Art und Weise ca. 550 Gigatonnen Kohlendioxid freigesetzt. Pflanzenwuchs und kalkbildende Organismen binden beinahe die gleiche Menge, so dass im sogenannten natürlichen Kohlenstoff-Zyklus ein Gleichgewicht zwischen Freisetzung und Bindung besteht.
Durch den Menschen werden jedoch zusätzlich rund 36 Gigatonnen Kohlenstoffdioxid jährlich freigesetzt, 1,2% des natürlichen CO2-Gehalts der Atmosphäre. Dies in erster Linie durch Verbrennung in Energieproduktion, Industrie und Transport/Verkehr. Natürliche Kohlenstoffsenken (z.B. neue Wälder) können diese Menge nicht aufnehmen. Zur Hälfte verbleibt das Gas in der Atmosphäre, zur Hälfte wird es von den Ozeanen aufgenommen und verursacht hier eine partielle Übersäuerung.

Das in der Atmosphäre verbleibende Kohlenstoffdioxid ist transparent, farb- und geruchlos. Sichtbares Licht kann es passieren, Infrarotstrahlung jedoch – der “Wärmeanteil" der Solarstrahlung – wird absorbiert. Damit hält das CO2 einen Teil der Solarwärme, die vom Boden zurückgestrahlt ins All entweichen würde, in der Atmosphäre zurück.
Diese Eigenschaft macht Kohlenstoffdioxid zum Treibhausgas. Ohne Treibhausgase (CO2 ist nach Wasserdampf das zweitwichtigste, hinzu kommen Methan und Ozon) würden auf der Erde durchschnittlich -18°C herrschen. Die Treibhausgase heben die Temperatur auf durchschnittlich 15°C an und ermöglichen so Leben in der Form, in der wir es kennen. Allerdings zieht eine weitere Erhöhung der Temperatur in der Atmosphäre die bekannten klimaschädlichen Folgen nach sich – schmelzendes Polareis und zurückgehende Gletscher, die zu einem langsamen Anstieg der Weltmeere und einer Abkühlung der Ozeane führen, Unterbrechung des Golfstroms, Zunahme extremer Wetterereignisse wie Stürme, Fluten, Trockenheiten mit entsprechenden Ernteausfällen.
Zwar ist der Prozess der Erwärmung in der zweiten Hälfte des ersten Jahrzehnts im 21. Jahrhundert langsamer vonstatten gegangen als erwartet. Die Wissenschaft hat noch nicht völlig verstanden, wo die gesammelte Wärme gespeichert wird – angenommen wird, in den Ozeanen. Unstrittig sind aber die Unumkehrbarkeit des Prozesses sowie die drastischen Folgen, die er im Lauf der nächsten Jahrzehnte nach sich ziehen wird.

Seit Beginn der Industrialisierung wurde der Anteil des Kohlendioxids in der Atmosphäre durch menschliche Aktivität von 280 ppm auf 390 ppm erhöht. Weitere Freisetzungen beschwören Gefahren für die Weltgesellschaft herauf, die bisher kaum zu übersehen sind.

Was ist mit “CO2-Fußabdruck" gemeint?
Was mit “CO2-Äquivalenten"?

Ohne Photovoltaik: CO2-Fussabdruck überraschend groß

Der CO2-Fußabdruck bezeichnet die Menge an Treibhausgasen, die innerhalb des jeweiligen Lebenszyklus’ von Gütern, Betrieben oder Lebewesen freigesetzt wird.
Angegeben wird der CO2-Fußabdruck in der Regel in CO2-Äquivalenten. Denn nicht nur CO2-Gas wird freigesetzt, sondern auch die für den Treibhauseffekt relevanten Gase Methan CH4, Schwefelhexafluorid SF6, Stickstofftrifluorid NF3, Lachgas N2O und Fluorkohlenwasserstoffe in verschiedenen Zusammensetzungen von CF4 bis CFDH2F. Ihre jeweiligen Treibhaus-Potenziale werden in CO2 umgerechnet, da mit 60%-igem Anteil an den Treibhausgasen das Kohlendioxid das vorherrschende und wichtigste Treibhausgas ist.
Die Umrechnung erfolgt nach verschiedenen Faktoren, z.B. das Treibhauspotenzial von Methan ist 25 mal höher als die von Kohlendioxid (es verbleibt allerdings weniger lang in der Atmosphäre), Stickstofftrifluorid 23.900 mal höher.
In der entwickelten Welt hat jeder Mensch, jedes domestizierte Lebewesen – vom Hund bis zur Kulturpflanze -, jedes Produkt einen CO2-Fußabdruck.

CO2-Fußabdruck des Menschen

In Bezug auf Menschen ist die Menge an CO2 gemeint, durch die sie direkt oder indirekt zur weltweiten CO2-Bilanz beitragen – durch Produktion von CO2-relevanten Gegenständen bzw. deren Konsumtion (also Anheizen der CO2-relevanten Produktion), durch Verbrennung, durch Erzeugen von Abgasen in Transport und Verkehr, Industrie, Landwirtschaft und Konsum von Hausenergie.

CO2-Fußabdruck von Waren und Gütern

In Bezug auf Güter wie z.B. der Photovoltaikanlage ist mit dem Fußabdruck die Menge an CO2-Äquivalenten gemeint, die:

  • 1. bei ihrer Herstellung,
  • 2. bei ihrem Gebrauch, und
  • 3. bei ihrer Entsorgung anfallen.

CO2-Fußabdruck einzelner Prozessabschnitte, z.B. in der Herstellung

Der Begriff kann auch enger gefasst werden und nur einen Teilabschnitt des gesamten Lebenszyklus einer Ware meinen – z.B. allein die Herstellung des Produkts vor Ort.
Auch das ist schon aussagekräftig, v.a. im Vergleich, wie das folgende Beispiel eines Moduls von Heckert Solar zeigt.

Konkretes Beispiel für den CO2-Fußabdruck in der Herstellung

Das Modul NeMo® 60P des Herstelles Heckert Solar hat lt. Auskunft von Dipl. Ing. Diesing, Anwendungstechniker des Chemnitzer Herstellers, einen CO2-Fußabdruck in Höhe von 188 kg CO2-Äquivalenten.*
(Das entsprechende Carbon Footprint-Zertifikat des TÜV Rheinland liegt PVS Solarstrom vor.)

* Dieser Fußabdruck betrifft nur die Herstellung vor Ort selbst, nicht aber die Wertschöpfungskette bis zum Hersteller oder die Montage beim Endkunden.

Das Modul hat eine Nennleistung von 265 Wp, erzeugt also ≈ 250 kWh im Jahr. In der Referenz-Laufzeit von 20 Jahren entspricht dies:

250 kWh × 20 Jahre ≘ 5.000 kWh

Bei Erzeugung derselben Energie durch konventionelle Energieträger entstehen durch Verbrennen von Erdgas 3200 kg CO2-Äquivalente, bei Öl 4.450 kg, bei Steinkohle 3.950 kg, bei Holzpellets 2.535 kg, bei Braunkohle 4.900 kg.**
Der Vergleich ergibt sich von selbst. Die CO2-Ersparnis durch Photovoltaik ist schon auf der Ebene des Einzelhaushalts erheblich.

** Die ungleich gewaltigeren Umweltkosten von Abbau, Transport, Raffinerie,
Entsorgung im Kohleabbau, in der Erdölgewinnung etc. werden hier
um des Vergleichs willen ebenfalls vernachlässigt – das Ergebnis bleibt schlagend.

Mehr über das Verhältnis von Kilowattstunden Energie und CO2 können Sie hier lesen.

Wie hoch ist die Photovoltaik-CO2-Ersparnis deutschlandweit?

Der private Stromverbrauch in Deutschland beträgt mit 130 Milliarden kWh rund 30% des gesamten Stromverbrauchs. Bei einem Verbrauch von rund 1.500 kWh/Jahr pro Person (in einem 5- bis 6-Personen-Haushalt) bis 2.800 kWh/Jahr (in einem Single-Haushalt) können Sie beim Umstieg auf Photovoltaik – selbst, wenn der höhere Wert aus der Tabelle oben angenommen wird – zwischen 826 Kilogramm und 1,542 Tonnen CO2 pro Person und Jahr einsparen.
Die Photovoltaik trägt damit durch ihren geringeren Ausstoß an CO2 zur “Verkleinerung" Ihres CO2-Footprints bei.

Solarzellen im Zusammenspiel

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