A megújuló energiák kapcsán sok szó esik arról, hogy a napelemek és a szélerőművek nem bocsátanak ki szén-dioxidot működésük közben, így nem növelik a légkörben az üvegházhatású gázok koncentrációját. Azzal ugyanakkor rendszerint kevesebbet foglalkozunk, hogy ezen rendszerek előállítása hogyan hat az atmoszférára, pedig a gyártási folyamatok már korántsem nevezhetők ennyire környezetbarátnak.

A napelemeknél maradva, az ezekben használt szilíciumot a gyártás során meg kell olvasztani és tisztítani, ehhez pedig 1414 Celsius fokra kell hevíteni az anyagot. Az olvasztás elektromos kohókban történik ugyan, de az ezeket működtető energia javát fosszilis energiahordozók égetésével generálják. Amikor tehát egy napelem megkezdi működését, eleve „szénadóssággal” indul, amelyet le kell dolgoznia, mielőtt valóban az üvegházhatású gázok kibocsátásának mérséklésére irányuló megoldás részévé válna.

A technológiával szemben szkeptikusok ezt a tényt gyakran arra való érvként használják, hogy napelemek környezetvédelmi céllal történő telepítése gyakorlatilag értelmetlen és felesleges vállalkozás. Wilfried van Sark, az Utrechti Egyetem kutatója a kérdés tisztázása érdekében kollégáival megbecsülte, hogy mennyi energiára volt szükség a Földön 1975–2015 között üzembe állított napelemek legyártásához, és ennek során mennyi szén-dioxid került a légkörbe.

A szakértők azt is megnézték, hogy az említett napelemek mennyi elektromos energiát termeltek meg, és hogy ez mekkora széndioxid-kibocsátással járt volna, ha széntüzelésű erőművekben történik. Bár az elmúlt évek során sokan próbálkoztak hasonló módon felvázolni a napenergia alkalmazásának széndioxid-mérlegét, van Sark és kollégái az elsők, akik számításaik során azt is figyelembe vették, hogy a napelemek gyártása az idő múlásával egyre jobb hatásfokúvá válik.

A kutatók a Nemzetközi Energiaügynökség adatait használták annak megállapítására, hogy mennyi napelemet installáltak az elmúlt évtizedekben. A gyártáshoz szükséges energiamennyiséget néhány tucat vonatkozó tanulmányból keresték ki. Annak meghatározása során, hogy mennyi szén-dioxid került a levegőbe a gyártás során, azt is figyelembe vették, hogy mikor és hol készült a napelem, és az adott időszakban, az adott területen az elektromos energia mekkora része generálódott széntüzelés révén.

Egy Kínában készült napelem például kétszer akkora szénlábnyommal indul, mint egy európai gyártású darab. Ugyanakkor Kínában nagyobb lesz a beüzemelt napelem környezetvédelmi jelentősége, hiszen minden újabb darab növelni fogja az megújuló forrásból származó energiák arányát a döntően fosszilis energiahordozókra támaszkodó piacon.

Miután a kutatók mindezen tényezőket számításba vették, úgy találták, hogy a napjainkban gyártott napelemek megtermelt kilowattóránként átlagosan 20 gramm szén-dioxid kibocsátásért felelősek 30 évre becsült élettartamuk során. Ez a szám az 1975-ben előállított napelemeknél még 400–500 gramm volt. Jelentősen csökkent az az idő is, ami ahhoz szükséges, hogy a napelem megtermeljen annyi energiát, amennyi gyártásához kellett. Míg a hetvenes években gyártott daraboknál 20 év kellett ehhez, a mai napelemek két év vagy kevesebb idő alatt törlesztik „adósságukat”.

Ahogy a napelemhasználat egyre elterjedtebbé válik, a gyártási folyamatok is jobb hatásfokúak lesznek. A csapat számításai szerint, ha kétszeresére nőne a Föld napelem-kapacitása, a gyártáshoz szükséges energiamennyiség további 12 százalékkal, a széndioxid-kibocsátás pedig 17–24 százalékkal csökkenne. Bár ezek a számok nem támasztják alá annyira egyértelműen a napelemek környezetvédelmi célú használatának értelmes voltát, mint azt sokan szeretnék, a hosszú távú tendencia mégis a napenergiát támogatókat igazolja. A technológia első évtizedeiben a napelemek alkalmazása ugyan közel sem volt környezetkímélőnek nevezhető, napjainkra azonban a legpesszimistább számítások szerint is azzá vált.