Die graue Energie bezeichnet die gesamte Energie, die für die Herstellung und Lieferung einer Ware aufgewendet wird. Die Amortisationszeit der grauen Energie gibt an, wie lange es dauert, bis die Erzeugungskapazität die gleiche Menge an nutzbarer Energie erzeugt, die für ihre Erzeugung verwendet wurde.
Die Energierückgewinnungszeit für ein Solarmodul kann in Australien deutlich unter einem Jahr liegen, und die Laufzeit einer kompletten Solaranlage auf einem Dach kann weniger als zwei Jahre betragen.
Um einen Nettoenergiegewinn zu gewährleisten, muss die graue Energie der erneuerbaren Energietechnologien berücksichtigt werden. Um erfolgreich zu sein, muss die Die verkörperte Energie muss geringer sein als die Gesamtenergieabgabe.
Die Herstellung einer Solarzelle erfordert viele Verarbeitungsschritte, und die gebundene Energie sollte auf ein Minimum reduziert werden. Die folgenden Abschnitte erläutern einige der wichtigsten Schritte der gebundenen Energie in Silizium-Solarzellen.
Siliziumverarbeitung
Zur Herstellung von metallurgischem Silizium wird Quarzsand (Siliziumdioxid) durch carbothermische Reduktion gewonnen. Bei diesem Verfahren werden pro Kilogramm produziertem metallurgischen Silizium 20 kWh verbraucht.
Metallurgisches Silizium muss anschließend durch eine Salzsäurereaktion bei 300 °C und anschließend einen Wasserstoffgasprozess bei 1100 °C zu elektronischem Silizium raffiniert werden. Bei diesem Verfahren werden 100 kWh elektronisches Silizium verbraucht. Silizium pro Kilogramm.
Dieses Silizium wird anschließend bei 1400 °C geschmolzen und kristallisiert. Der dafür benötigte Energiebedarf liegt bei 290 kWh/kg Silizium-Einkristall. Dieser Siliziumtyp eignet sich für den Einsatz in Solarzellen. Nach Berücksichtigung der Materialverluste in den einzelnen Prozessstufen umfassen diese Prozesse 460 kWh Energie in jedes Kilogramm Silizium-Einkristall.
Solarzellenproduktion
Mit einer Mehrdrahtsäge wird ein Silizium-Einkristall in Wafer zerlegt, wobei 40 bis 50 % des Siliziums als Staub verloren gehen. Anschließend werden eine Reihe von Hochtemperaturdiffusions-, Oxidations-, Abscheidungs- und Glühen Prozesse durchgeführt werden.
Dies erhöht die gespeicherte Energie des Solarzelle mit 120 kWh/m2.
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Modulmontage
Das Modul besteht dann aus einer Glasfrontplatte, einem Verkapselungsmaterial, einer Solarzelle, einem Kupferband, einer Folienrückabdeckung und einem Aluminiumkanal. Während der Montage 190 kWh/m2 graue Energie ist vorgestellt.
Stützstruktur
Anschließend wird das Modul üblicherweise auf einem Feld oder einem Dach installiert. Das Modul muss auf dem Feld mit Beton, Zement und Stahl befestigt werden. Konstruktion und Komponenten erhöhen die graue Energie um 500 kWh/m2. Dächer verfügen bereits über ein Unterstützungssystem, das den Energieverbrauch auf 200 kWh/m2 senkt.
