Quellenangabe (ausgedruckt als pdf-Dateien im Anhang):

1.) http://de.wikipedia.org/wiki/Erntefaktor (29.03.2012)
2.) http://festkoerper-kernphysik.de/erntefaktor (12.01.2012)
3.) http://festkoerper-kernphysik.de/erntefaktor_details (12.01.2012)

Zusammenfassung - ich zitiere sinngemäß und enthalte mich ausdrücklich einer persönlichen Bewertung:

aus 2.) Definition des Erntefaktors:

Während seiner Lebenszeit „produziert” ein Kraftwerk Energie. Für den Bau, während des Betriebs und für den Abbau muss aber auch Energie aufgewendet werden. Diese Energien müssen zueinander in Bezug gesetzt werden. Je größer der Erntefaktor, desto lohnender ist der Bau und Betrieb einer Anlage. Tatsächlich kann Energie natürlich nicht produziert, sondern nur umgewandelt werden. Dabei steht am Anfang immer eine thermische Energiequelle wie z.B. Kohleverbrennung oder die nukleare Verbrennung in der Sonne im Falle sogenannter „regenerativer” Energien. Für die Umwandlung ist hierbei interessant, welcher Anteil wirklich nutzbar ist. Der nutzbare Anteil wird als Exergie bezeichnet. Diese kann tatsächlich erzeugt und vernichtet werden. Wir werden hier dennoch den Begriff der Energie verwenden, obwohl in den meisten Fällen Exergie gemeint ist. In jedem Fall wird der kumulierte Energieaufwand KEA betrachtet, d.h. die während der gesamten Lebensdauer eines Kraftwerks bereitgestellte bzw. benötigte Energie (eigentlich Exergie), auch „graue Energie” genannt.
Ist W die gesamte während seiner Lebensdauer bereitgestellt Energie, so wird in der Fachliteratur der Erntefaktor EF wie folgt definiert
EF = W / KEA
In Worten: Der Erntefaktor eines Kraftwerks ist das Verhältnis der bereitgestellten Energie W zum kumulierten Energieaufwand KEA, der für die Bereitstellung notwendig ist.

aus 3.) Erntefaktoren von Photovoltaik-Anlagen:

a) KEA für polykristallines Silizium:

Die folgenden Zahlen beziehen sich auf einen Quadratmeter polykristallines Solarzellenmaterial (Modul) und stammen von der Datensammlung von [11]. Dafür werden 1,6 kg "metallurgical grade" Rohsilizium benötigt, welches in Lichtbogenöfen mit einem KEA von 11-14 kWh/kg hergestellt wird.

Der KEA für den Bau der Solarfabrik und die Installation der Module wurden der Quelle [10] entnommen. Für die Installation als Anlage auf dem freien Feld wird ein Stahlgerüst samt Bodenverankerng benötigt, welches bei der Dachinstallation entfällt.

Bei Verwendung von Off-spec-Mono-Si wurden laut [10] früher zusätzlich 5350 MJ für die erste und 750 MJ für die zweite Kristallisation benötigt.

b) Energetischer Ertrag:

Der Wirkungsgrad von polykristallinem Silizium ist nach [11] 14,4%. Zwar kann man inzwischen serienmäßig 16% erreichen, dies dürfte aber durch einen erhöhten KEA erkauft werden, der nicht näher bekannt ist. Für das fertige Modul sinkt der Wirkungsgrad (z.B. durch Abschattung) auf 13,2%. Durch Abnutzung, Oberflächenbelag und
Wechselrichterverluste ergibt sich ein "Performance Factor" von 75%, siehe [12], so dass der Netto-Wirkungsgrad der fertigen Anlage nur 9,9% ist. Mit einer Lebensdauer von 25 Jahren und 1000 Peakstunden pro Jahr (Süddeutschland) ist die erzeugte Energie dann 2.320 kWh bzw. 8.353 MJ.

c) Erntefaktoren:

Für polykristalline Solartechnik ergibt sich der Erntefaktor nun direkt aus den o.a. Zahlen. Monokristalline Zellen haben einen ca. 25% höheren Wirkungsgrad, benötigen aber mehr als den doppelten KEA. Amorphe Zellen haben den halben Wirkungsgrad, die halbe Lebensdauer und somit nur 1/4 des Ertrags. In der Herstellung können sie aber maximal 1400 MJ einsparen, denn an der Installation ändert sich nichts. Stellt man die Anlage in Spanien auf, so sind die Erntefaktoren mit 1,75 zu multiplizieren. Nicht enthalten im KEA sind Wartung und Entsorgung, wobei letztere evtl. durch Recycling teilweise wegfällt.

Monokristalline Zellen machen laut [13] momentan einen Anteil von 33% aus, obwohl sie sich energetisch nicht amortisieren. Sie rentieren sich aber finanziell dank der Chipindustrie (s.o.). Amorphe Siliziumzellen bilden einen Marktanteil von 5%. Sie können nur durch eine Steigerung des Wirkungsgrads und/oder der Lebensdauer energetisch rentabel werden. Dies könnte man z.B. durch Mehrschichtzellen erreichen. Andere Technologien (CIS, CIGS, CdTe) haben noch kleinere Marktanteile und lassen sich überdies mangels Material gar nicht in großen Mengen produzieren.

aus 1.) Erntefaktoren und Amortisationszeiten für Poly-Si-Solarzellen:

Typ: Poly-Silizium, Dachinstallation, 1000 VLh (Süddeutschland):

Der Aufwand für Speicherkraftwerke, saisonale Reserven oder konventionelle Kraftwerke zum Lastausgleich muss allerdings mit berücksichtigt werden. Tag-Nacht-Schwankungen und Schwankungen über mehrere Tage können durch heutige Speichertechniken überbrückt werden. Die günstigste davon, die Pumpspeichertechnik, reduziert den Erntefaktor um einen Faktor 1,5 für Solarenergie:

Kumulierter_Energieaufwand.pdf

Erntefaktor_Rechnung.pdf

Erntefaktor_Amortisationszeit.pdf

Solar_limits_page.pdf

Solarzellen_der_dritten_Generation.pdf

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