Soll es mit dem 1,5-Grad-Ziel klappen, muss die PV-Kapazität von 707 GWp vergangenes Jahr um das sieben- bis 14-fache bis 2030 erhöht werden. Bis 2050 bedeutet das laut einer Studie des Fraunhofer-ISE und des Potsdamer Instituts für Klimafolgenforschung eine installierte Solarleistung von 20 bis 80 TWp. Wie sich das mit den verfügbaren Ressourcen, die für die Produktion der PV-Module benötigt werden, verträgt, haben die Forscher*innen genauer beleuchtet.
Die Studienautoren haben sich dabei auf die wichtigsten Ressourcen konzentriert, die unabhängig von der Art der verwendeten Technologie benötigt werden: Dazu gehören Energieverbrauch, Flachglas, Kapitalinvestitionen und als exemplarisches Metall Silber. Die Quintessenz der wissenschaftlichen Analyse lautet: Wird das Tempo bei der Weiterentwicklung von PV-Anlagen nicht beibehalten oder sogar gesteigert, könnte der Ausbau aufgrund von Ressourcenengpässen ins Stocken geraten.
Trend geht zur Silberreduktion
Vor allem die Glasproduktion müsse dringend erweitert werden, denn alle PV-Technologien basieren unter anderem auf Glas. Das Team schätzt die jährlich produzierte Modulfläche für 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 Märkten benötigt, so dass für die Solarenergie die Produktionskapazitäten dringend erweitert werden müssen.
Auch der Blick auf den Edelmetallmarkt zeigt, wie wichtig Innovationen im Bereich der PV sind. Aufgrund hoher Silberpreise wurde die Drucktechnik bei der Modulherstellung immer weiter verbessert, sodass heute deutlich weniger Silbermengen eingesetzt werden müssen. Könne diese Entwicklung beibehalten werden, werde der Gesamtsilberverbrauch unter 18.000 Tonnen bleiben oder könnte im besten Fall in etwa auf dem heutigen Niveau bleiben, so die Forscher*innen. Der Ersatz oder die Reduzierung von Indium, das für transparente leitfähige Oxide in Mehrfachzellen verwendet wird, ist hingegen noch eine Herausforderung, um in Zukunft Rohstoffengpässe zu vermeiden.
Eigenverbrauch liegt auf dem Niveau fossiler Technologien
Bei den prognostizierten jährlichen Investitionen und auch beim Energieverbrauch, der im Herstellungsprozess anfällt, zeichnet sich hingegen ein weniger angespanntes Bild ab. Der Aufbau der globalen PV-Infrastruktur wird einige Prozent des Emissions-Budgets aufbrauchen, das mit dem 1,5-Grad-Ziel kompatibel wäre, schätzen die Autoren unter der Annahme einer fortgesetzten technologischen Entwicklung ab. Dann wird die Photovoltaik aber mehr als die Hälfte des globalen Elektrizitätsbedarfs abdecken.
»Weil das verbleibende Budget so knapp ist, ist es wichtig, dass auch die Photovoltaik so schnell wie möglich hoch effizient wird«, betont Lukas Wagner vom Fraunhofer-ISE. Langfristig werden nur vier bis elf Prozent des jährlich aus der Photovoltaik erzeugten Stroms für die Produktion von PV-Systemen benötigt, sowohl für den Ersatz als auch für den weiteren Ausbau der Kapazitäten, so die Studie. Dieser »Eigenverbrauch« ist vergleichbar mit dem der derzeitigen fossilen Energietechnologien. Die prognostizierten jährlichen Investitionen liegen ebenfalls in der gleichen Größenordnung wie die Umsätze der derzeit größten Öl- und Gasunternehmen. Sollte sich die PV-Technologie also kontinuierlich weiterentwickeln, gäbe es hier zumindest keine Engpässe. Aktuelle und künftige Investitionen müssen daher nicht nur auf die Kapazitätserweiterung abzielen, sondern auch auf die Aufrechterhaltung des derzeit hohen Innovationstempos mit dem Fokus auf Nachhaltigkeit, so die Autoren abschließend. (lm)
