Kurs: Technik, Energie und Nachhaltigkeit | OnCourse UB

  • Lektion 5

    • Erntefaktor und Energetische Amortisation

      Erntefaktor

      Der Erntefaktor ist ein Kennwert zur energetischen Bewertung von Erzeugungsanlagen und Energiequellen. Er stellt das Verhältnis der durch die Anlage zu Verfügung gestellten Endenergie (W) zum kumulierten, für die Anlage erforderlichen Energieaufwand (KEA) entlang des Lebenszyklus, dar.

      EF = W
              KEA

      Ist der Erntefaktor kleiner als 1, wird für die regenerative Erzeugungsanlage mehr Energie benötigt als durch die Anlage an Endenergie produziert wird. In diesem Fall wären die Investition und der Bau ökonomisch und ökologisch nicht sinnvoll. Ist der Erntefaktor größer als 1 lohnt sich die regenerative Erzeugungsanlage aus energetischer Sicht, die regenerative Erzeugungsanlage produziert mehr Endenergie als für sie über den gesamten Lebenszyklus nötig ist.

      Einfluss auf den Erntefaktor hat der Standort und die Anlagentechnik. Am Standort haben die Einstrahlungsintensität, die Temperatur und die Verschattung Einfluss auf den Erntefaktor. Bezüglich der Anlagentechnik ist die Effizienz der Solarzellen, Einsatz von Recyclingmaterialien, Lebensdauer, Optimierung der Logistik und der Nutzung von Erneuerbaren Energien bei der Herstellung entscheidend.


      Grafik:©Institut für Festkörper-Kernphysik gGmbH

      Die folgende Tabelle zeigt typische Erntefaktoren für PV-Anlagen bei Verwendung unterschiedlicher Solarzellen und an verschiedenen Standorten mit hoher und niedrigerer Strahlungsintensität. Im Vergleich zur Photovoltaik hat Wasserkraft einen deutlich höheren Erntefaktor von ca. 60 (vgl.: Arbeitsgemeinschaft Wasserkraftwerke). Für Windkraftwerke werden Erntefaktoren zwischen 18 und 50, typischerweise zwischen 30 und 40 angegeben.

      Tabelle: Energetische Amortisationszeit (EPBT) und Erntefaktor von PV-Modultypen und Standorten


    • Energetische Amortisation

      Die energetische Amortisation (Energy Payback Time = EPBT) misst die Zeit, die ein Energieerzeugungssystem benötigt, um die bei seiner Herstellung verbrauchte Energie zurückzugewinnen. Ein kurzer Amortisationszeitraum zeigt die Effizienz und Umweltfreundlichkeit des Systems an und ist ein Schlüsselindikator für dessen Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit. Einfluss auf die energetische Amortisation haben die folgenden Faktoren: Energieaufwand bei der Fertigung, Wirkungsgrad und Modulbauweise, Anlagengröße, Nutzungsdauer, Standort.

      EPBT (Jahre) = Lebensdauer
                                Energieerntefaktor

      Beispiel

      Eine PV-Anlage mit einer nutzbaren Stromproduktion von 144.966,60 kWh in 20 Jahren erzielt einen Erntefaktor von 34,75. Daraus errechnet sich eine energetische Amortisation von 0,58 Jahren.

      EBPT = 20 Jahre  = 0,58 Jahre.
                   34,75

      Während die energetische Amortisation die Energieeffizienz eines Systems bewertet, beurteilt die finanzielle Amortisation die finanzielle Rentabilität. Sie berechnet die Zeit, die benötigt wird, um die ursprünglichen Investitionskosten eines Projekts durch die daraus resultierenden finanziellen Einsparungen oder Einnahmen zurückzugewinnen. Sie ist ein wichtiger Indikator für die Wirtschaftlichkeit eines Projekts. Die Windenergie erreicht im Vergleich der erneuerbaren Energieanlagen die besten Werte. Insgesamt stellt sich die energetische Amortisation von erneuerbaren Energieanlagen wie folgt dar:

      Tabelle: Energetische Amortisationszeit Erneuerbarer Energien im Vergleich


      In den kommenden Jahren werden sich die Werte sehr wahrscheinlich zugunsten höherer Erntefaktoren und kürzerer energetischer Amortisationszeiten entwickeln. Erkennbare Einflussfaktoren sind der Ausbau des Silizium-Solarzellenrecyclings, das deutliche Energieeinsparungen beim Herstellungsprozess ermöglicht. Außerdem ist bei zukünftigen Solarzellentypen mit einer weiteren Effizienzsteigerung zu rechnen. Einen ebenfalls günstigen Einfluss haben wird die Zunahme der Repoweringanteile an der Inbetriebnahme von Windkraftanlagen.

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