Dass Photovoltaik die tragende Säule der Energiewende darstellt, steht außer Zweifel, doch nun wurde wissenschaftlich bestätigt, dass PV-Module nicht nur eine längere Lebensdauer als bisher angenommen aufweisen – sie verlieren auch kaum an Leistung.
Die Tage der fossilen Energiegewinnung sind gezählt. Für Expert:innen auf der ganzen Welt stellt sich nicht mehr die Frage, ob Strom in Zukunft zu 100 Prozent aus Erneuerbaren Quellen gewonnen wird, sondern nur noch, wann es soweit sein wird. Ebenso klar ist: Photovoltaik wird bei der Energiewende eine zentrale Rolle spielen. Nein, sie spielt diese Roll bereits jetzt, wie auch das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (Fraunhofer ISE) bestätigt. Die Forschungseinrichtung mit Sitz in Freiburg im Breisgau ist Teil der renommierten Fraunhofer-Gesellschaft und brachte im April 2024 einen Leitfaden mit Fakten zur Photovoltaik in Deutschland heraus, um eine „gesamtheitliche Bewertung des Photovoltaik-Ausbaus zu unterstützen“.
Im Papier erklären die Forscher:innen unter anderem, dass PV in Bezug auf die Stromgestehungskosten im Vergleich von neuen Kraftwerken verschiedener Technologien „sehr günstig“ abschneidet. „Insbesondere große PV-Kraftwerke produzieren konkurrenzlos günstigen Strom“, so die Erkenntnis. Mehr noch: Das Fraunhofer Institut bestätigt eine fast perfekte Funktionalität von PV-Modulen bei einer jahrzehntelangen Lebensdauer. Sie verlieren auch nach 40 Jahren Betrieb kaum an Leistung.
40 Jahre volle Power
Natürlich degradieren auch Photovoltaik-Module, so das Fraunhofer ISE, allerdings „im Normalfall sehr langsam.“ Konkret bedeute dies für waferbasierte Module, also Solarpaneele mit einer Grundlage aus dünnen Siliziumscheiben, einen so langsamen Alterungsprozess, „dass es eine Herausforderung für die Wissenschaftler darstellen kann, Leistungsverluste überhaupt nachzuweisen“, wie es im Leitfaden wörtlich heißt. Eine Studie des Instituts an 44 größeren PV-Dachanlagen ergab eine durchschnittliche jährliche Degradation der Nennleistung bei Modulen von ca. 0,15 Prozent. „Üblich sind Garantien der Hersteller für einen maximalen Leistungsverlust ihrer PV-Module von 10 – 15 % über 25 – 30 Jahre Betrieb“, so die Studie. Zusatz: „Die genannten Werte berücksichtigen keine Ausfälle aufgrund von Produktionsmängeln.“
Bereits in der Vergangenheit hatten die Experten des Instituts betont, dass es keine physikalischen Gründe gibt, aus denen ein PV-Modul nicht 40 Jahre oder länger in Betrieb sein könne. Die weit verbreitete, fälschliche Annahme, Photovoltaik-Module hielten maximal 20 Jahre, scheint auf Garantien der Modulhersteller zu beruhen, die früher über ebendiesen Zeitraum gewährleistet wurden.
Die tatsächliche Degradation könne das Erscheinungsbild betreffen, beispielsweise durch Ablösen von Materialschichten, sowie den Ertrag und/oder die elektrische Sicherheit. Der Leitfaden ergänzt: „Abhängig vom Material der Solarzellen kommt eine lichtinduzierte Degradation (LID) von 1-2 % in den ersten Betriebstagen dazu, wie umfangreiche Messungen am Fraunhofer ISE ergeben haben. Für Anlagen mit Qualitätssicherung bei Komponentenauswahl, Design, Installation und im Betrieb erscheint die häufig getroffene Annahme von 0,5 % mittlerem Ertragsverlust pro Jahr eher konservativ“. Ein jährlicher Leistungsverlust von 0,15 Prozent bedeutet vielmehr, dass eine PV-Anlage nach einer Betriebsdauer von 40 Jahren noch immer mehr als 90 Prozent der anfänglichen Leistung liefert.
Recycling ist Pflicht
Eine weitere Tatsache: Nach ihrer Lebensdauer kann PV recycelt werden. „Die am 13. August 2012 in Kraft getretene Fassung der europäischen WEEE-Richtlinie (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive) musste bis Ende Februar 2014 in allen EU-Staaten umgesetzt sein. Sie verpflichtet Produzenten, PV-Module kostenlos zurückzunehmen und in den Wertstoffkreislauf zurückzuführen“, so das Fraunhofder ISE. „Im Recyclingprozess werden Aluminiumrahmen, Anschlussdose und Glas vom Laminat getrennt. Aluminium und Glas werden wiederverwertet. Verfahren zur Stofftrennung für das verbleibende Laminat befinden sich in der Erprobung, zu seinen wertvollen Bestandteilen zählen Silizium, Silber auf den Solarzellen und das Kupfer der Zellverbinder.“
Waferbasierte Module benötigen zudem keine Rohstoffe, für die eine beschränkte Verfügbarkeit absehbar wäre, wie im Leitfaden festgehalten wird. „Die Hauptanteile nach Gewicht sind Glas, Aluminium, Polymere und Silizium, dabei zählen Silizium und Aluminium zu den wichtigsten Bestandteilen der Erdkruste nach Gewicht. […] Das Silber für die Solarzellenmetallisierung lässt sich technisch weitestgehend durch Kupfer substituieren, manche Hersteller nutzen diese Technologie bereits.“