{"id":75389,"date":"2021-10-01T09:09:49","date_gmt":"2021-10-01T07:09:49","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=75389"},"modified":"2021-10-01T09:09:50","modified_gmt":"2021-10-01T07:09:50","slug":"100mal-mehr-pv-fuer-kosteneffizienten-klimaschutz-noetig","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/100mal-mehr-pv-fuer-kosteneffizienten-klimaschutz-noetig\/","title":{"rendered":"100mal mehr PV f\u00fcr kosteneffizienten Klimaschutz n\u00f6tig"},"content":{"rendered":"\n

Hohes Innovationstempo ist Schl\u00fcssel f\u00fcr ressourceneffiziente Photovoltaik im Terawattma\u00dfstab.<\/p>\n\n\n\n

Ein kosteneffizienter Klimaschutz erfordert die Installation von insgesamt 20-80 TWp Photovoltaikleistung bis 2050 und 80-170 TWp bis 2100, also mindestens hundertmal mehr als die bis Ende 2020 installierten 707 GWp. Ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Solare Energiesysteme ISE<\/a> und des Potsdam-Instituts f\u00fcr Klimafolgenforschung<\/a> hat am 30.09.2021 eine Untersuchung ver\u00f6ffentlicht, ob ein solches Wachstum aus Ressourcensicht machbar ist \u2013 und wenn ja, unter welchen Bedingungen. In dem Papier \u201cTechnological learning for resource efficient terawatt scale photovoltaics\u201d, (open access<\/a> ver\u00f6ffentlicht in Energy & Environmental Science<\/em><\/a>), kommen sie zu dem Ergebnis, dass das derzeit hohe Innovationstempo beibehalten werden muss, um Ressourcenengp\u00e4sse zu vermeiden.<\/p>\n\n\n\n

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\u00a9 Fraunhofer ISE | Je nach Modultechnologie und Ausbauszenario muss die Glasproduktion erheblich ausgebaut werden.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Obwohl die Photovoltaik die wichtigste Technologie f\u00fcr erneuerbare Energien zur kostenoptimierten Eind\u00e4mmung des Klimawandels ist, wird der damit verbundene hohe Ressourcenbedarf selten diskutiert. In der Studie hat das Forschungsteam den Ressourcenbedarf f\u00fcr eine PV-Industrie im Terawatt-Ma\u00dfstab abgesch\u00e4tzt, die f\u00fcr die Begrenzung der globalen Erw\u00e4rmung auf 1,5\u00b0C erforderlich ist. Sie konzentrierten sich dabei auf die wichtigsten Ressourcen, die unabh\u00e4ngig von der Art der verwendeten Technologie ben\u00f6tigt werden, n\u00e4mlich Energie, Flachglas, Kapitalinvestitionen und als exemplarisches Metall Silber.<\/p>\n\n\n\n

Technologische Lernkurve h\u00e4lt Ressourcennachfrage in vern\u00fcnftigen Grenzen<\/h5>\n\n\n\n

Die Analyse zeigt, dass ohne kontinuierliche technologische Fortschritte die Ressourcenbeschr\u00e4nkungen den Einsatz der Photovoltaik im Terawatt -Ma\u00dfstab h\u00f6chstwahrscheinlich behindern werden. \u201cGl\u00fccklicherweise entwickelt sich die Photovoltaiktechnologie st\u00e4ndig weiter, und neue Systeme sind effizienter und verbrauchen bei der Produktion weniger Ressourcen\u201d, erkl\u00e4rt Jan Christoph Goldschmidt, Gruppenleiter Neue Solarzellen-Konzepte am Fraunhofer ISE und Erstautor des Papers. \u201cWir m\u00fcssen diese Entwicklung auch langfristig in der Zukunft beibehalten.\u201d Schon jetzt werden technologische L\u00f6sungen wie Tandemsolarzellen auf Perowskit-Basis im Labor entwickelt, die hohe Wirkungsgrade bei niedrigen Kosten und geringem Ressourcenverbrauch versprechen.<\/p>\n\n\n\n

\u201cDie Begrenzung der globalen Erw\u00e4rmung auf 1,5\u00b0 C bei niedrigsten Kosten erfordert eine 7 bis 14-fache Steigerung der PV-Kapazit\u00e4t bis 2030 und einen kontinuierlichen Ausbau danach\u201d, erkl\u00e4rt Robert Pietzcker vom Potsdam-Institut f\u00fcr Klimafolgenforschung. Der Aufbau der globalen PV-Infrastruktur wird einige Prozent des Emissions-Budgets aufbrauchen, das mit dem 1,5\u00b0-Ziel kompatibel w\u00e4re, sch\u00e4tzen die Autoren unter der Annahme einer fortgesetzten technologischen Entwicklung ab. Dann wird die Photovoltaik aber mehr als die H\u00e4lfte des globalen Elektrizit\u00e4tsbedarfs abdecken. \u201cWeil das verbleibende Budget so knapp ist, ist es wichtig, dass auch die Photovoltaik so schnell wie m\u00f6glich hoch effizient wird\u201d, betont Lukas Wagner vom Fraunhofer ISE. Langfristig werden nur 4 bis 11 Prozent des j\u00e4hrlich aus der Photovoltaik erzeugten Stroms f\u00fcr die Produktion von PV-Systemen ben\u00f6tigt, sowohl f\u00fcr den Ersatz als auch f\u00fcr den weiteren Ausbau der Kapazit\u00e4ten, so die Studie. Dieser \u201cEigenverbrauch\u201d ist vergleichbar mit dem der derzeitigen fossilen Energietechnologien.  Die prognostizierten j\u00e4hrlichen Investitionen liegen ebenfalls in der gleichen Gr\u00f6\u00dfenordnung wie die Ums\u00e4tze der derzeit gr\u00f6\u00dften \u00d6l- und Gasunternehmen.<\/p>\n\n\n\n

Die massive Ausweitung der PV-Produktion wird auch die Glasnachfrage erh\u00f6hen, aber die fortgesetzte Steigerung des Modulwirkungsgrads verringert die pro Wp ben\u00f6tigte Modulfl\u00e4che. Das Team sch\u00e4tzt die j\u00e4hrlich produzierte Modulfl\u00e4che f\u00fcr das Jahr 2100 auf 12.000 bis 22.000 Quadratkilometer, was in etwa der gesamten derzeitigen weltweiten Flachglas-Produktion entspricht. Aus Ressourcensicht ist dies wahrscheinlich nicht kritisch, da Sandvorkommen reichlich vorhanden sind und Glas recycelbar ist, aber die aktuelle Produktion wird bereits von anderen M\u00e4rkten ben\u00f6tigt, so dass f\u00fcr die Solarenergie die Produktionskapazit\u00e4ten dringend erweitert werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Bei Silber gibt es einen starken historischen Trend zur Verringerung der Silbermenge aufgrund der hohen Preise und Verbesserungen in der Drucktechnik. Kann diese Entwicklung beibehalten werden, wird der Gesamtsilberverbrauch unter 18.000 t bleiben oder k\u00f6nnte im besten Fall in etwa auf dem heutigen Niveau bleiben. Indium, das f\u00fcr transparente leitf\u00e4hige Oxide in Mehrfachzellen verwendet wird, ist ein weiteres Element, das kritisch werden k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n

\u201cDie Ergebnisse unserer Studie bedeuten, dass einige dringende Aufgaben angegangen werden m\u00fcssen\u201d, betont Goldschmidt. \u201cDie Entwicklung emissionsarmer PV-Technologien sollte Priorit\u00e4t haben, ein rascher Ausbau der Flachglas-Produktionskapazit\u00e4ten innerhalb der n\u00e4chsten zehn Jahre ist notwendig und wir brauchen Recyclinganlagen, die die enormen Materialstr\u00f6me bew\u00e4ltigen k\u00f6nnen. Au\u00dferdem m\u00fcssen wir die Technologien f\u00fcr Tandemsolarzelle in die Industrie \u00fcbertragen, um die erforderlichen hohen Wirkungsgrade zu erreichen, und der Ersatz von Indium in transparenten leitenden Schichten ist nach wie vor eine Herausforderung\u201d. Aktuelle und k\u00fcnftige Investitionen m\u00fcssen daher nicht nur auf die Kapazit\u00e4tserweiterung abzielen, sondern auch auf die Aufrechterhaltung des derzeit hohen Innovationstempos mit dem Fokus auf Nachhaltigkeit, so die Autoren abschlie\u00dfend.<\/p>\n\n\n\n

Quellen:
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