Wasserkrise: Der (Trink-)Wasserverbrauch von Solarparks ist alles andere als nachhaltig

UN Water, eine eigene Institution in der UN ist dem Management und vor allem dem pfleglichen Umgang mit Wasser, Trinkwasser, gewidmet, denn Wasser, so kann man auf der Seite von UN Water ständig lesen, ist vor allem – Sie ahnen es schon – wegen des Klimawandels [nicht etwas wegen wachsender Bevölkerung und dem systematischen Absenken des Grundwasserspiegels] eine kritische Ressource, mit der pfleglich umgegangen werden muss.

„Water is also at the heart of adaptation to climate change, serving as the crucial link between the climate system, human society and the environment. Without proper water governance, there is likely to be increased competition for water between sectors and an escalation of water crises of various kinds, triggering emergencies in a range of water-dependent sectors. „

Indes, bei der selben Institution ist man geradezu besessen mit Methoden angeblich erneuerbarer Energiegewinnung, von Solar über Wasser bis Wind

Ein eklatanter Widerspruch, denn, obschon sich die üblichen Verdächtigen in der Vergangenheit bemüht haben, die Tatsache zu vertuschen, dass Solar-Energie ein wahrer Wasserfresser ist, ist dennoch viel Wasser, viel der kostbaren Ressource „Trinkwasser“ notwendig, um die Solar-Energie am Laufen zu halten. Denn ansonsten leidet die Effizienz oder wie es bei Renewable Watch (aus Indien) heißt:

„Der effektive Betrieb und die Wartung (O&M) von Solarprojekten sind wichtig, um eine effiziente Stromerzeugung zu gewährleisten. Eine der wichtigsten Maßnahmen ist die regelmäßige Entfernung von Staub und Schmutz von den Solarmodulen. Die entsprechenden Kosten addieren sich auf 25-35 Prozent der gesamten Betriebs- und Wartungskosten. Indes: Werden die Solarmodule nicht gereinigt, führt dies zu erheblichen Einbußen bei der Stromerzeugung. Eine 2019 durchgeführte Studie über Photovoltaik-Module in Doha schätzt, dass die fehlende Reinigung der Module zu einem Verlust von 12 bis 24 Prozent der monatlichen Stromerzeugung führen könnte. Das in den Vereinigten Arabischen Emiraten ansässige Unternehmen NOMADD Desert Solar Solutions berichtet außerdem, dass ein Sabdsturm die Effizienz einer Anlage um bis zu 60 Prozent verringern kann.“

Proper operations and maintenance (O&M) of solar projects is important in order to ensure efficient generation. One of the key steps in this process is to regularly remove dust and soil from solar panels, which accounts for 25-35 per cent of the total O&M costs. Not cleaning solar panels results in substantial loss in power generation. A 2019 study on solar photovoltaic (PV) modules in Doha estimates that the lack of module cleaning could result in a 12-24 per cent loss in power output per month. UAE-based NOMADD Desert Solar Solutions further reports that a dust storm could reduce a plant’s efficiency by up to 60 per cent.

Schätzungen, wie viel Wasser notwendig ist, um Solarpanel zu säubern, schwanken zwischen 3 bis 5 Litern pro Panel in normalem Klima und 7 bis 8 Liter por Solarpanel in trockenem Klima. Ein Solarpark der 1 Megawatt an Strom mit rund 3.000 Solarpanel produziert, verbraucht also rund 24.000 Liter Wasser alleine dazu, die Solarpanel in einem nutzbaren Zustand zu halten, 24.000 Liter Trinkwasser pro Reinigung.

Schätzungen dazu, wie viel Wasser weltweit verbraucht wird, um Solarpanel betriebsfähig zu halten, variieren erheblich und erreichen einen Mindestwert von 3 Milliarden Gallonen Wasser, das entspricht 11,3 Milliarden Liter Wasser pro Jahr.

Nicht gerade das, was man sich unter einem pfleglichen Umgang mit der kostbaren Ressource Trinkwasser vorstellt (Salzwasser eignet sich aus naheliegenden Gründen nicht zur Reinigung von Solarpanel).

Kein Wunder also, dass die Suche nach wasserlosen Alternativen der Reinigung von Solarpanel auf Hochtouren läuft. So hat man beim MIT in Massachusetts eine vom WEF heftig beworbene Methode entwickelt, Staub und Dreck elektrostatisch zu entfernen. Das System benötigt eine Elektrode, ein einfacher Metallstab reicht aus, der über ein Solarpanel geführt wird und dabei ein elektrisches Feld erzeugt, das Staubpartikel auflädt. An eine nur wenige Nanometer dicke und transparente leitfähige Schicht, die auf die Solarpanel aufgedampft ist, wird die entgegengesetzte Ladung angelegt, der Dreck, Staub davon abgestoßen. So die Theorie.

Andere Methoden greifen auf eine Art Scheibenwischer oder auf ein geschlossenes Wasser-System, das eine Sprinkleranlage am oberen Rand der Solarpanel betreibt, zurück.

Allein an der Vielzahl der Beiträge, die sich darum bemühen, den erschreckend hohen Wasserverbrauch der Solarindustrie zu verringern, kann man sehen, wie erheblich das Problem ist. Suleiman et al. (2014) haben die Reduktion der Effektivität von Solarzellen unter variierenden „Verschmutzungsbedingungen“ für eine geringe Sonneinstrahlung von 250 Watt pro Quadratmeter untersucht und haben zum Teil erhebliche Effizienz-Verluste durch Verschmutzung von bis zu 86% gemessen.

Suleiman et al. (2014) haben tatsächliche Effektivitätsverluste gemessen. Um diese würdigen zu können, muss man sich vor Augen führen, dass eine herkömmliche Solarzelle sowie das aus ihnen zusammengesetzte Solarpanel in der Regel nicht über eine Effektivität von 17% hinauskommt. Mit anderen Worten: 17% der verfügbaren Sonneinestrahlung wird in Energie umgewandelt. Der Rest geht verloren. Die Faktoren, die dafür verantwortlich sind, sind zahlreich und werden von uns in einem anderen Beitrag ausführlich thematisiert:

Hier ist für uns relevant darauf hinzuweisen, dass diese durchschnittlichen 17% Effektivität einer Solarzelle bereits unter „idealen Bedingungen“ gemessen wurden, also mit einer Sonneneinstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter, bei moderater Lufttemperatur von 25 Grad Celsius, Windstille und einem optimalen Lichteinfallswinkel. Jede Abweichung von diesen Idealbedingungen sorgt dafür, dass die Effektivität einer Solarzelle leidet und der generierte Strom hinter dem Nennwert zurückbleibt.

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Neben der Sonneneinstrahlung ist vor allem die Lufttemperatur ein Grund dafür, dass Solarpanel hinter ihrem Nennwert zurückbleiben: Alle Temperaturen über 25 Grad Celsius reduzieren die Effektivität von Solarpanel, wobei die Faustformel gilt, dass pro Grad Celsius über 25 Grad Celsius 0,5% der Stromleistung eines Solarpanel verloren geht. Solarpanel vertragen keine hohen Temperaturen …

Und natürlich gibt es alle Arten von Widerständen zwischen den Solarzellen, die ein Solarpanel füllen, die dazu führen, dass die Konversion von Sonnenenergie in Strom nicht sonderlich effektiv erfolgt. Zu all dem, was es hier anzuführen gibt, von parasitärem Widerstand bis zu einer unterschiedlichen Verteilung von Schatten auf dem Solarpanel – ein Problem für den notwendigen, gleichmäßigen Stromfluss – kommt noch die Verschmutzung. Und nach allem, was hier angeführt wurde, ist es verständlich, warum die Reinigung von Solarpanel so wichtig und so wasserintensiv ist. Und dass sie wasserintensiv ist, daran wird sich auf absehbare Zeit nichts ändern.

So ist das größte Problem, das sich mit der elektrostatischen MIT-Lösung verbindet, eine (noch) geringere Effektivität durch das Aufbringen der dünnen Leitschicht. Auch das Recycling von Regenwasser in einem geschlossenen System stößt da an seine Grenzen, wo es kein Regenwasser gibt, in trockenen Wüstengebieten, in denen die Reinigung der Solarpanel noch wichtiger ist als unter normalen klimatischen Bedingungen. Schließlich ist auch der Scheibenwischer eine nette, aber eher unausgereifte Methode, wenn man bedenkt, mit welcher Art und Menge von Staub Solarpanel zuweilen konfrontiert sind:

Derzeit steigt der Wasserverbrauch, der allein dazu notwendig ist, Solarpanel zu renigen, kontinuierlich mit der Menge der Installierten Solarpanel an. Die oben angeführten 11.5 Milliarden Liter Trinkwasser, die für die Reinigung von Solarpanel jährlich verbraucht werden, 11.5 Milliarden dieser kostbaren Ressource, dürften schon längst der Vergangenheit angehören.

Die Realität bewegt sich wohl eher bei 30 bis 40 Milliarden Liter Trinkwasser jährlich.

Wie jemand Solarenergie und einen pfleglichen Umgang mit Trinkwasser gleichzeitig befördern kann, ist uns ein Rätsel.

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