Photovoltaikanlagen im Freiland – Teil 2: Die Energiebilanz einer Photovoltaikanlage
.Für die nähere Bewertung der Nebenwirkungen von Photovoltaikanlagen über Grünflächen muss die Änderung der solaren Energiebilanz für die betroffene Fläche ermittelt werden. Denn in der Gegenüberstellung der Bilanzen vor und nach Errichtung einer Photovoltaikanlage kann man jene Änderungen erkennen, die sich für die Umwelt ergeben.
Im „Handbuch Photovoltaikanlagen im Freiland“ von „Der Energiedetektiv“ wird die Vorgangsweise zur Erstellung einer solchen Bilanz sehr detailliert diskutiert. Dies, um Bürgerinitiativen die Möglichkeit zu geben, auf dieser Grundlage ggf. Einsprüche erheben zu können.
Die beiden folgenden Bilder zeigen die rechnerische Energiebilanz vor und nach Errichtung jener Photovoltaikanlage, die wir bereits in Teil 1 gezeigt haben. Untersuchungsgegenstand ist damit eine eher kleine Freiflächenanlage, deren PV-Fläche nur etwa 1,3 ha beträgt. Die gesamte Anlagenfläche/Bodenfläche liegt bei ca. 2,7 ha. Die PV-Anlagenleistung wird vom Betreiber mit 2.014 kW angegeben.
Ausgehend von der Grünfläche und der lokal gegebenen Sonneneinstrahlung sowie sonstigen Parametern wird zuerst die solare Energiebilanz der Gesamtfläche im natürlichen Zustand (Grünfläche) über einen Zeitraum von einem Jahr erstellt. Danach wird für diese Gesamtfläche nochmals die Energiebilanz, aber nach Errichtung der Photovoltaikanlage berechnet. Es handelt sich um ein Rechenmodell, das von Langzeitdaten der Meteorologie ausgeht. Im Vergleich der beiden Varianten werden dann die sich ändernden Faktoren erkennbar.
- Schubert, Dr. Dr. Christian(Autor)
Die örtlich gegebenen Werte (durchschnittliche Witterung, solare Einstrahlung, jahreszeitlich abhängige Absorptions- und Emissionsfaktoren, Neigung und Schattenwurf der Photovoltaikanlage, Niederschläge, insbesondere Schnee etc.) werden aus offiziellen Quellen ermittelt. Das Ergebnis ist damit kein Abbild eines bestimmten Jahres, sondern die durchschnittliche rechnerische Bewertung der gegebenen Veränderungen durch die Photovoltaikanlage.
Die Aufteilung der eingestrahlten Sonnenenergie in unterschiedliche Teilbereiche bzw. Prozesse wird in Prozent und in kWh angegeben. Bei den in [kWh] angegebenen Werten erfolgt eine, sonst unübliche zifferntechnische Angabe bis zur letzten Stelle. Dies soll nur die jederzeitige Nachvollziehbarkeit der Berechnung für andere Nutzer sichern. Es sind dies zwar bis auf die letzte Stelle exakte Rechenergebnisse. Sie dürfen jedoch nicht als genaue Messergebnisse verstanden werden. Stattdessen wollen wir dazu anregen, dass Bürgerinitiativen die eigene Situation näher analysieren können. Die genaue Ziffernangabe dient ausschließlich der Nachvollziehbarkeit der Berechnung!
Die Beachtung der Prozentwerte in den Bilanzen ist hingegen der wesentliche Faktor. Denn an diesen zeigt sich, welche massiven Änderungen sich durch die Errichtung einer Photovoltaikanlage über einer Grünfläche ergeben. Und dieses Ergebnis ist völlig ausreichend, um zu erkennen, dass solche Photovoltaikanlagen für Natur und Klima nicht ohne Folgen bleiben.
Energiebilanz der unbelasteten Bodenfläche: im Jahreslauf stehen rund 72% der eingestrahlten Solarenergie für Photosynthese bzw. das Bodenleben (Assimilation) und natürliche Klimaprozesse zur Verfügung
Energiebilanz der mit einer Photovoltaikanlage belasteten Bodenfläche: nur rund 7% der eingestrahlten Solarenergie dienen der Erzeugung von Solarstrom.
Etwa 39% der eingestrahlten Solarenergie werden an den PV-Modulen, also innerhalb der Atmosphäre und knapp über der Bodenfläche zu Abwärme. Man beachte dabei auch, dass nun insgesamt 49,85% der solaren Einstrahlung direkt innerhalb der Atmosphäre (also in der Luftschicht, nicht an der Bodenfläche!) absorbiert und verarbeitet werden.
Nur mehr 50,42% des Sonnenlichtes erreichen den Boden bzw. die Restvegetation. Daher stehen nur mehr etwa 37,3% der eingestrahlten Solarenergie für die Photosynthese bzw. das Bodenleben und natürliche Klimaprozesse zur Verfügung.
Die Anlage reduziert damit die Versorgung der Bodenfläche mit „solarer Lebensenergie“ auf die Hälfte. Dass das Folgen für das Leben am und im Boden haben muss, scheint logisch!
Teil 1 dieser Serie: Photovoltaikanlagen im Freiland – Die Warnpflicht trifft den Fachmann
In diesem TKP-Buch findet sich alles Wissenswerte über die Schäden durch Windparks:
Die in diesem Artikel geäußerten Ansichten spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der fixen Autoren von TKP wieder.
Dipl.-Ing. Jürgen A. Weigl ist seit 1989 in der Energieberatung tätig, hat an zwei Universitäten gelehrt und wurde mehrfach von österreichischen Umweltministern ausgezeichnet. Er lebt in der Steiermark und betreibt hier sein eigenes privates Forschungsinstitut.
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Experiment zeigt: Photovoltaik führt zu Erwärmung wie bei starkem Treibhausgas
Windpark-Ausbau führt zu abnehmenden Ertrag – durch Einfluss auf Klima und Luftströmung
Nach meiner Kenntnis werden auf Bodenfläche bezogen nur 5-10% der eingestrahlten Sonnenenergie, je nach vorhandener Vegetationsart und anderer Bodenlebensformen, in Lebensprozessen genutzt.
Ein Großteil der anderen 90-95% der absorbierten Energie landet demzufolge als Wärmeenergie in der Atmosphäre, also nicht viel anders als bei einer PV Anlage. Was allerdings PV Anlage und unverbaute Fläche unterscheidet ist das Verdunstungsverhalten bzw. generell der Wasserhaushalt, könnte ich mir vorstellen.
Die beiden gleich großen Blöcke in den Bilanzdiagrammen unter „Absorbtion“ also „Photosythese und Leben“ und „Natürliche Klimaprozesse“ suggerieren gleiche Anteile (irreführend). Es sollte detaillierter dargestellt bzw. beschrieben werden.
Die Photovoltaik funktioniert dann tadellos. Wenn man sie im Inselbetrieb betreibt. D.h. von der Photovoltaik in Akkus einspeist. Aus denen man dann direkt den Strom abnimmt. Weil dann und nur dann Übertragungsverluste minimiert werden. Es gibt hinreichend viele Geräte, die man mit 12 V betreiben kann.
Es ist dagegen unsinnig, irgendwo in die Landschaft Photovoltaik zu stellen. Die dort erzeugte E-Energie auf weite Entfernung zum Verbraucher zu transportieren. Um sie spätestens dort auf 230 V Wechselspannung zu transformieren. Mit dem Ergebnis, dass bei Benutzung von Elektronik sowieso wieder herunter in den Niederspannungsbereich umgewandelt werden muss.
Diese Erkenntnis ist so neu nicht. Dass wusste man schon, als es noch die guten alten Selenelemente gab.
Irgendwie komisch. Es gibt so viele öffentliche Gebäude, Fußballstadiendächer, Parkplätze, Fabrikhallen usw. usw. Warum werden die nicht einfach für Investoren als Flächen für Solarpanels erschlossen? Der Eingriff in Eigentumsrechte erscheint mir relativ gering, wenn man gesetzlich festlegt, dass geeignete versiegelte Flächen von den Eigentümern für die Nutzung freigegeben werden müssen, natürlich gegen entsprechende Gebühren und ohne Einschränkung der Nutzungsmöglichkeiten der Flächen.
Könnte sogar Win-win sein, z.B. wenn nun Parkflächen durch Solarflächen beschattet werden. Abgesehen davon halte ich die nördliche Hemisphäre (ich hatte selbst Solarkollektoren in Deutschland) für nur beschränkt sinnvoll für die Nutzung von Solaranlagen. Denn wirkliche Ausbeuten erzielt man nur zwischen April und Oktober. Sinnvoll, wenn man Klimaanlagen aus bestimmten Gründen benötigt im Sommer, aber weniger sinnvoll, wenn man damit im Winter heizen will.