Die Rohstoffe für die Herstellung von Solarmodulen sind fast alle in ausreichendem Maße vorhanden. Einzig bei einigen Elementen, die in der Dünnschichttechnologie gebraucht werden, könnte es zu Engpässe kommen.
Die Verfügbarkeit der Rohstoffe stellt für den weiteren Ausbau der Photovoltaik kaum ein Problem dar. So lange die kristalline Siliziumphotovoltaik ihre Marktführerschaft behauptet, werden die vorhandenen Rohstoffressourcen ausreichen. Das ist das zentrale Ergebnis einer aktuellen Untersuchung des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie. „Der Ausbau der siliziumbasierten kristallinen Technik, die 2012 in Deutschland einen Anteil von 97 Prozent an der Kapazität neu verkaufter Anlagen hatte, ist prinzipiell unkritisch“, schreiben die Autoren der Studie übe die kritischen mineralischen Ressourcen und Stoffströme bei der Transformation des deutschen Energieversorgungssystems. „Der Bedarf an Silber, dem einzigen möglicherweise kritischen Bestandteil, ist in den letzten Jahren bereits sehr reduziert worden. Laut der International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) der Crystalline Silicon Technology and Manufacturing (CTM) Group ist zudem ab 2015 der großmaßstäbliche Ersatz des verbleibenden Silbers durch Kupfer möglich.“
Indium wird knapp
Allein die Dünnschichttechnologie könnte unter knapp werdenden Rohstoffen leiden. Vor allem der Bedarf an Indium für die Herstellung der CIS- und CIGS-Module erreicht eine kritische Größenordnung. Wenn der Marktanteil dieser Technologie so bleibt, werden bis 2050 immerhin 26 bis 130 Tonnen Indium für die Herstellung der Solarmodule gebraucht. Das sind 0,2 bis 1,2 Prozent der weltweiten Vorkommen. Sollte die Dünnschichttechnologie eine Renaissance erleben, bräuchten die Hersteller bis zum Jahr 2050 zwischen 189 und 949 Tonnen Indium. Das währen satte 1,7 bis 8,6 Prozent der weltweiten Indiumreserven. Dazu kommt noch die Konkurrenz der LCD-Hersteller. Denn diese verarbeiten das seltene Schwermetall zu Indiumzinnoxid (ITO), das als transparente Leiter in Flachbildschirmen und Touchscreens eingesetzt wird. Ein dritter kritischer Punkt ist die Abhängigkeit von China als derzeit einzigem relevanten Indiumlieferanten. „Selbst das Nischendasein der Dünnschichttechnologie im Szenario „Kontinuität“ mit einem Marktanteil der CI(G)S-Technologie von 1,3 Prozent dürfte damit außer im niedrigen Ausbaupfad mit 0,66 Gigawatt installierter Leistung in 2050 nicht realisierbar sein“, warnen die Autoren in ihrer Studie. In ähnlich Probleme werden auch die Hersteller von amorphen Siliziummodulen kommen. Denn diese brauchen ebenfalls das Indium für die ITO-Schicht auf den Zellen. Das Wuppertal Institut empfiehlt deshalb, nach neuen leitfähigen Substraten zu suchen, die mit weniger kritischen Rohstoffen auskommen.
Selenlieferung könnte schwierig werden
Während der Verbrauch von Gallium für die Dünnschichttechnologie weniger kritisch ist, werden die Hersteller auch beim Rohstoff Selen irgendwann an ihre Grenzen stoßen. Bei einem weiteren Nischendasein der Dünnschichttechnologie werden bis 2050 zwischen 13 und 69 Tonnen Selen gebraucht. Erfährt die Technologie eine Renaissance, steigt der Verbrauch im gleichen Zeitraum auf 119 bis 647 Tonnen. Das währen zwischen 0,12 und 0,66 Prozent der weltweiten Vorkommen. Dann sehen die Autoren der Studie die Deckung des Bedarfs aus den bestehenden Quellen als unsicher an. Vor allem da Selen nur als Nebenprodukt bei der Kupfer- und Nickelproduktion gewonnen wird. „Zumindest ein hoher Ausbau der Dünnschichttechnologie innerhalb des Szenarios „Dünnschicht-Renaissance“ mit einem Marktanteil der CI(G)S-Technologie von 30 Prozent und einer installierten Leistung von 37 Gigawatt in 2050 ist damit als kritisch anzusehen“, schreiben die Wuppertaler Forscher in ihrer Studie.
Rohstoffe für Speicher vorhanden
Weniger Problematisch ist der Ausbau der Speicherlandschaft. Die Wuppertaler Forscher gehen davon aus, dass bis 2050 in Deutschland Speicher mit einer Gesamtkapazität von 52 Gigawattstunden installiert sein werden. Den Hauptanteil übernehmen dabei die Lithium- und Redoxflow-Speicher. Bei diesem Ausbauszenario würde sich der Lithiumbedarf auf 3,12 bis 6,24 Kilotonnen belaufen, was zwischen 0,024 und 0,48 Prozent der weltweiten Lithiumvorkommen wären. Damit erwartet das Wuppertal Institut keine Rohstoffengpässe. Die Redoxflow-Technologie könnte allerdings an ihre Rohstoffgrenzen stoßen, solange das seltene Vanadium als Elektrolyt eingesetzt wird. Denn dann würden bis 2050 zwischen 81 und 162 Kilotonnen des seltenen Übergangsmetalls gebraucht. „Dies entspräche 0,58 bis 1,16 Prozent der Vanadiumreserven und ist als kritisch einzustufen“, warnen die Autoren der Studie. Außerdem besteht beim Vanadium ähnlich wie beim Indium eine starke Nutzungskonkurrenz mit anderen Branchen. So ist Vanadium nicht nur ein wichtiges Legierungselement für Werkzeugstähle, sondern es wird auch Katalysator bei der Produktion von Schwefelsäure gebraucht. „Demgegenüber gibt es mit China, Südafrika und Russland nur drei relevante Förderländer“, warnen die Wuppertaler Forscher. (Sven Ullrich)
