Während des Betriebs von Photovoltaikmodulen entstehen keine Klimagase, weshalb sie auf den ersten Blick vollkommen CO2-neutral erscheinen. Da jedoch der gesamte Produktlebenszyklus betrachtet werden muss, trifft dies nicht ohne weiteres zu. Die Zeitspanne, nach derer eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) ebenso viel CO2 eingespart hat, wie zur Herstellung ausgestoßen wurde kann berechnet werden.
Dabei wird angenommen, dass der verwendete Strom zur Herstellung des PV-Moduls aus dem deutschen Strommix stammt. Somit kann mit 401 Gramm CO2-Ausstoß pro verwendete Kilowattstunde gerechnet werden. Dies entspricht dem Emissionsfaktor des deutschen Strommixes im Jahr 2019.
Für die nachfolgende Berechnung wird angenommen, dass durch die Produktion von PV-Anlagen pro Kilowatt Peak (kWp) etwa 802 kg CO2 ausgestoßen werden. Um diesen Wert auszugleichen, muss die PV-Anlage etwa zwei Jahre lang Strom produzieren. Dies wird als CO2-Kompensationszeit bezeichnet. Sobald diese Kompensationszeit erreicht wurde, wird für jede weitere produzierte Kilowattstunde PV-Strom kein CO2 mehr produziert.
Eine 10 kWp Anlage mit einer durchschnittlichen Stromproduktion von 10.000 kWh pro Jahr spart also 10.000 kWh * 401 Gramm CO2 = 4.010 Kilogramm CO2 pro Jahr ein.
Über eine Lebenszeit von 25 Jahren und somit einer Strommenge von 250.000 kWh ergäbe sich bei einer CO2-Kompensationszeit von zwei Jahren eine CO2-Einsparung von:
10.000 kWh * 401 Gramm CO2 * 23 Jahre = 92,23 Tonnen CO2 gegenüber dem deutschen Strommix.
Als Vergleich: eine Kilowattstunde aus einem Braunkohlekraftwerk verursacht in Deutschland etwa 1.100 bis 1.300 g/kWh CO2 und dies würde nur die laufenden Emissionen durch die Verbrennung von Kohle betrachten und nicht den Energieaufwand für Errichtung und Rückbau des Kraftwerks, wie es in dieser Rechnung für PV-Anlagen beschrieben wird.
Eine PV-Anlage von 10 kWp produziert in 25 Jahren etwa 250.000 kWh, diese Strommenge gilt als Referenzwert für folgenden Vergleich: Reiner Braunkohlestrom verursacht 1.200 g/kWh, d. h. für die Vergleichsstrommenge von 250.000 kWh ergeben sich 300 Tonnen an CO2 (zuzüglich der anfallenden CO2-Emissionen durch Errichtung und Rückbau der Anlagen).
Der aktuelle Strommix stößt 401 g /kWh aus, bei 250.000 kWh ergeben sich 100 Tonnen CO2. Die 10 kWp PV-Anlage produziert über die Lebenszeit gerechnet nur 10 Tonnen CO2 (durchschnittlich 40 g/kWh).