Prospektive ökologische Bewertung von gebäudeintegrierten Photovoltaikmodulen am Beispiel einer semi-transparenten amorphen Germanium-Photovoltaikzelle

Abstract

Die gebäudeintegrierte Photovoltaik bietet Potential zur Erschließung neuer Flächen für den Ausbau regenerativer Energieerzeugung. Diese Arbeit evaluiert den Ansatz der gebäudeintegrierten Photovoltaik in Form von Fenstern. Dieses Konzept der Integration von Dünnschicht Photovoltaikmodulen in die Gebäudefassade befindet sich noch im Entwicklungsstadium und wird am Beispiel der amorphen Germanium DünnschichtPhotovoltaikzelle im Kontext eines Einfamilienhauses betrachtet. Auf Grund des geringen Technologiereifegrades wird eine prospektive Ökobilanz durchgeführt, um die langfristigen Entwicklungen hin zu einer marktreifen Technologie entlang des kompletten Lebenswegs abzubilden. Basierend auf der Struktur der Ökobilanzierung nach ISO 14040/44 erfolgt unter Benutzung der „premise“ Zukunftsszenarien eine prospektive Betrachtung der amorphen Germanium Dünnschicht-Photovoltaikzelle. Hierbei wird, basierend auf getroffenen Annahmen, die PV-Zelle mit einem Technologiereifegrad von 4 in eine marktreife Technologie im Jahr 2050 hochskaliert und die Hintergrunddaten durch den „SSP2-Base“ Entwicklungspfad angepasst. In Bezug auf die Resultate der Wirkungsabschätzung muss festgehalten werden, dass die generierten Ergebnisse in Abhängigkeit zu den getroffenen Annahmen und verwendeten Entwicklungspfaden stehen und somit mit Unsicherheiten behaftet sind. Das Einfamilienhaus mit PV-Fenstern zeigt im Vergleich mit einem Einfamilienhaus, Fenster mit Dreifachverglasung, dass Treibhausgasemissionen um 6,02 % gesenkt werden können, bezogen auf eine Betrachtungszeitraum von 60 Jahren. Für die Herstellung der PV-Zelle wird das Prozessgas Stickstoff verwendet, welches in der Produktion ein hohes Wasserverknappungspotential aufweist. Des Weiteren führt die Bereitstellung von Platin zu einem hohen Einfluss der Ökotoxizität im Süßwasser. Dieses Edelmetall wird für die Herstellung des Frontkontakts benötigt. Diese Erkenntnisse tragen zu einer Verbesserung des Forschungsstandes bei und unterstützen die Entwicklung der PV-Zelle hin zu geringeren negativen Umwelteinflüssen.