Welche Umweltauswirkungen hat die Solarstromerzeugung?
Solarenergie wird als grüne Alternative für die Umwelt angepriesen, die sich die kostenlose und reichlich vorhandene Energie der Sonne zunutze macht. Sie verspricht billigere Energie für die Verbraucher und ist eine Energiequelle, die frei von Treibhausgasemissionen und anderen Schadstoffen ist. Aber wie Kritiker schnell anmerken, ist dieses rosige Bild nicht ganz richtig.
Solarenergie hat ihre eigenen ökologischen Herausforderungen in Bezug auf Landnutzung, Wasserverbrauch, Emissionen und die Verwendung von gefährlichen Materialien. Lassen Sie uns diese Umwelteinflüsse „beleuchten“ und feststellen, ob das Gute das Schlechte überwiegt, wenn es um Solarenergie und die Umwelt geht.
Landnutzung
Die Auswirkungen auf die Landnutzung für Solarenergieprojekte hängen von ihrer Größe ab. Kleine Aufdachanlagen stellen kein großes Problem dar. Größere Projekte können jedoch viel Land beanspruchen.
Abhängig von der Topographie, der Sonnenintensität und der Art der Solartechnologie können große Systeme zwischen 3,5 und 16,5 Acres pro Megawatt der Erzeugung umfassen. (Eine Megawattstunde kann etwa 650 Haushalte versorgen, mehr oder weniger.)
Wie die Union of Concerned Scientists (UCS) anmerkt, können große Solaranlagen „Bedenken hinsichtlich der Landverschlechterung und des Lebensraumverlusts hervorrufen.“
Im Gegensatz zu Windkraftprojekten, die mit landwirtschaftlicher Landnutzung koexistieren können, gibt es bei großen Solaranlagen kaum Möglichkeiten für ein Modell der gemeinsamen Nutzung, was die lokale Flora und Fauna stören kann. Dieses Problem kann durch die Nutzung von geringwertigen Standorten wie Industriebrachen, stillgelegten Bergbaustandorten oder entlang von Transport- und Übertragungskorridoren gemildert werden.
Wassernutzung
Bezüglich der Wassernutzung ist es wichtig zu beachten, dass es zwei Haupttypen von Solarenergietechniken gibt:
- Photovoltaische (PV) Solarzellen
- Konzentrierende solarthermische Anlagen (CSP)
Solar-PV verbraucht kein Wasser bei der Stromerzeugung, während CSP-Projekte sehr wohl Wasser verbrauchen. Der tatsächliche Wasserverbrauch hängt von Variablen wie dem Anlagendesign, dem Standort und der Art des verwendeten Kühlsystems ab.
Nach Angaben von UCS verbrauchen CSP-Anlagen mit Nassumlauftechnologie mit Kühltürmen zwischen 600 und 650 Gallonen Wasser pro Megawattstunde elektrischer Produktion. Die Trockenkühltechnologie kann den Wasserverbrauch um 90 % senken, kann aber zu höheren Kosten und niedrigeren Wirkungsgraden führen.
Ein möglicher Kritikpunkt ist, dass einige der besten Orte für Solarenergie zufällig die trockensten Klimazonen und die schlechteste Wasserverfügbarkeit haben. Daher ist die Wasserversorgung eine wichtige Überlegung, wenn es um Solarprojekte geht.
Gefahrstoffe
Bei der Herstellung von Solarzellen werden verschiedene Gefahrstoffe verwendet. Zum größten Teil werden Chemikalien zur Reinigung und Aufbereitung der Halbleiteroberfläche verwendet, darunter Stoffe wie Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Fluorwasserstoff, 1,1,1-Trichlorethan und Aceton.
Hersteller müssen die gesetzlichen Anforderungen erfüllen, um sicherzustellen, dass Arbeiter nicht durch den Kontakt mit gefährlichen Chemikalien geschädigt werden und dass solche Substanzen ordnungsgemäß entsorgt werden.
Dünnschicht-PV-Zellen enthalten giftige Substanzen wie Galliumarsenid, Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid und Cadmium-Tellurid. Während eine unsachgemäße Handhabung oder Entsorgung zu ernsthaften Umweltproblemen führen könnte, sind die Hersteller hoch motiviert, diese sehr wertvollen Materialien zu recyceln, anstatt sie auf die Mülldeponie zu schicken.
Giftige Materialien sind mit jeder Art der Energieerzeugung verbunden. Kohle muss mit Chemikalien gereinigt und verbrannt werden, Kernenergie erfordert hochradioaktives Material, und Windkraftanlagen verwenden Metall, das abgebaut und verarbeitet werden muss. Keine Energieart ist ideal, aber einige sind eindeutig besser als andere, wie die vergleichenden Lebenszyklus-Emissionen zeigen, die im folgenden Abschnitt diskutiert werden.
Lebenszyklus-Emissionen
Solarenergie verdient ihren hervorragenden Ruf als Energiequelle dadurch, dass sie im Betrieb keine Treibhausgase erzeugt. Treibhausgasemissionen entstehen jedoch in anderen Phasen des Lebenszyklus der Solarenergie. Zu diesen Phasen gehören die Rohstoffgewinnung, die Herstellung, der Transport, die Installation, die Wartung, die Stilllegung und der Rückbau.
Diese anfängliche Investition in Energie wird jedoch durch 30 Jahre umweltfreundliche Energieerzeugung zurückbezahlt. Mit fossilen Brennstoffen erzeugter Strom hingegen produziert weiterhin laufend Treibhausgasemissionen.
„Ja, Solar-PV erfordert im Vorfeld große Mengen an Energie für den Abbau und die Herstellung der Materialien“, heißt es in einem Artikel, „aber wenn diese Emissionen über ein 30-jähriges Erzeugungsprofil verteilt werden, sind die Emissionen/kWh viel günstiger.“
Die meisten Schätzungen zeigen, dass Solaranlagen über ihren gesamten Lebenszyklus viel weniger Kohlendioxid-Äquivalente produzieren als Erdgas und dramatisch weniger als Kohle. Laut UCS liegen PV-Anlagen in einem Bereich von 0,07 bis 0,18 Pfund Kohlendioxid-Äquivalent pro Kilowattstunde, während CSP-Solaranlagen CO2-Äquivalente in einem Bereich von 0,08 bis 0,2 Pfund erzeugen. Diese Zahlen sind dramatisch weniger als die Lebenszyklus-Emissionen für Erdgas (0,6-2 lbs CO2E/kWh) und Kohle (1,4-3,6 lbs CO2E/kWh).