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01.01.2023 Publikation

Photovoltaik: Kraft der Sonne

Mit einem Anteil von fast neun Prozent am Bruttoverbrauch 2021 ist die Photovoltaik der zweitwichtigste Produzent von Strom aus erneuerbaren Energien in Deutschland. Für Solarparks und auf Privatgebäuden installierte Anlagen gibt es großes Potenzial. Dies gilt es zu nutzen: effizient und schnell.

von GERD RÜCKEL

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Chefredakteurin VDE dialog

Die viel zitierte Zeitenwende ist nicht nur in der Sicherheits- und Außenpolitik zu spüren, sondern auch in der Energiepolitik. So bezeichnete Bundesfinanzminister Christian Lindner (FDP) schon unmittelbar nach dem russischen Angriff auf die Ukraine erneuerbare Energien als „Freiheitsenergien, weil sie uns unabhängig machen“ und machte deutlich, dass Deutschland energiepolitisch stärker auf eigenen Beinen stehen müsse. Und eben nicht allein aus klimapolitischen Gründen. Eine bedeutende Rolle soll bei solchen Bemühungen laut den überarbeiteten Regelungen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) der Photovoltaik zukommen. Im ersten Halbjahr 2022 stammten 11,2 Prozent des eingespeisten Stroms aus Solarkraft. Mehr grünen Strom lieferte nur die Windenergie (25,7 Prozent). Doch die Photovoltaik soll aufholen: Laut EEG 2023 sollen bis 2030 jährlich 22 Gigawatt installierte Leistung dazukommen – Ziel ist vorerst eine Gesamtleistung von rund 215 Gigawatt im Jahr 2030. Zum Vergleich: Bisher plante die Bundesregierung gerade mal mit einem jährlichen Zubau von 4,6 Gigawatt. 

Der geplante Ausbau ist kein leichtes Unterfangen: Denn der Krieg in der Ukraine, die Folgen der weltweiten Corona-Pandemie, aber auch neue Kontaktbeschränkungen in China haben zu spürbaren Material- und Lieferengpässen bei elektronischen Bauteilen geführt. Betroffen hiervon ist auch die Photovoltaikindustrie. Die SMA Solar Technology AG, ein Hersteller von Solar-Wechselrichtern, klagte beispielsweise im August über eine Unterversorgung mit elektrischen Bauteilen und reduzierte – trotz der überaus starken Auftragslage – die Geschäftsprognose.

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"Das Flächenpotential für Photovoltaik ist nicht gleich das real wirtschaftlich Nutzbare." Boris Farnung, Global Head Power Plants and Systems VDE Renewables

| VDE

Fachkräftemangel auch in der Solarindustrie

Boris Farnung, Global Head of Division Power Plants and Systems bei der VDE Renewables GmbH, sieht noch weitere Hürden beim Photovoltaikausbau: „Der Beschaffungsengpass ist nur ein Teilproblem. Neue Solaranlagen müssen Genehmigungsverfahren durchlaufen, die mitunter viel Zeit kosten. Zudem ist die Industrie bestrebt, aus Ertragsüberlegungen möglichst große Anlagen zu bauen. Kleinere Projekte werden dann nach hinten geschoben.“ Viele Probleme sind zudem Altlasten aus einer verfehlten Politik in der Vergangenheit. Farnung erinnert: „Die zwischenzeitlich negativen politischen Rahmenbedingungen für erneuerbare Energien haben dazu geführt, dass Fachkräfte und Handwerker in Deutschland aus der Solarindustrie abgewandert sind.“

Der PV-Ausbau braucht Platz. Allerdings weit weniger, als man vermuten könnte, wenn man dem Umweltverband World Wide Fund For Nature (WWF) folgt. Für die WWF-Studie „Zukunft Stromsystem II – Regionalisierung der erneuerbaren Stromerzeugung“ gehen das Öko-Institut und Prognos der Frage nach, wie viel Zubau von Windenergie an Land bzw. von Photovoltaik bis 2050 noch erforderlich sein wird für eine vollständig auf Erneuerbaren basierende Stromerzeugung. Das Ergebnis der Studie: In den verschiedenen Szenarien nimmt der angestrebte Ausbau der Onshore-Windenergie und der Photovoltaik abhängig vom Technologiemix und der Regionalisierung durchschnittlich bis zu 2,5 Prozent der Landesfläche in Anspruch. 

„An der verfügbaren Fläche für die Photovoltaik werden die Ausbauziele der Bundesregierung nicht scheitern“, sagt auch Farnung. „Dennoch kann das generell vorhandene Potenzial nicht mit dem real wirtschaftlich nutzbaren gleichgesetzt werden. Umweltschutzüberlegungen spielen dabei ebenso eine Rolle wie beispielsweise Kosten-Nutzen-Kalkulationen. Mitunter konkurrieren zudem Landwirtschaft, Infrastrukturprojekte und erneuerbare Energien um dieselben Flächen.“
 

Balkonkraftwerke: DKE erstmals mit Entwurf für eine VDE Produktnorm

Rund 200.000 Balkonkraftwerke sind in Deutschland bereits installiert. Bislang sind die verfügbaren Steckersolargeräte bestehend aus Solarmodul, Wechselrichter und Anschlussleitung nicht zertifiziert. Im vergangenen Herbst hat die DKE erstmals einen Entwurf für eine VDE Produktnorm vorgelegt. Die bereits installierten Steckersolargeräte nutzen zu 70 Prozent den bei Haushaltsgeräten üblichen Schuko-Stecker. Allerdings handelt es sich bei den Mini-PV-Anlagen nicht um Haushaltsgeräte. Da der Strom nicht nur empfangen, sondern auch eingespeist wird, empfiehlt die DKE eine spezielle Energiesteckvorrichtung oder vergleichbare Konzepte. Das Ziel der Produktnorm für Steckersolargeräte ist, die technischen Sicherheitsanforderungen zu beschreiben, sodass Hersteller und Anbieter damit arbeiten können. Außerdem werden Prüfkriterien beschrieben, um die elektrische Sicherheit belegen zu können. Damit haben Endkunden den Nachweis zur technischen Sicherheit und Qualität des Produkts. Zuletzt findet sich eine Zusammenstellung, was bei Anmeldung und Montage zu beachten ist und welche Informationen dem Endkunden zur Verfügung zu stellen sind. Die Produktnorm befindet sich in der Kommentierungsphase, an der sich jeder beteiligen kann. Fertiggestellt soll die Norm bis Ende 2023 sein. Alexander Nollau, Abteilungsleiter Energy bei der DKE: „Bis dahin im Markt befindliche Geräte werden von der Produktnorm nicht betroffen sein und können weiter betrieben werden.“ Der DKE Enwurf kann noch bis 14.02.2023 kommentiert werden. Berücksichtigt werden alle technischen Verbesserungsvorschläge.

Mehr zum Prozess und Link zum Entwurfsportal erklärt Alexander Nollau im Interview

Energie aus der Sonne ist günstig zu erzeugen – aber nicht frei von Schwächen

Solarenergie ist verhältnismäßig günstig zu erzeugen. Als Maß hierfür gelten die Stromgestehungskosten, also die Kosten, die für die Energieumwandlung von einer anderen Energieform in elektrischen Strom notwendig sind. Einbezogen werden vorab getätigte Investitionen und Installationskosten, Betriebs- und Personalkosten, etwaige Brennstoff- und Entsorgungskosten sowie Kosten für CO2-Emissionen. Die Photovoltaik schneidet hier laut Fraunhofer ISE gut ab, auch wenn es eine gewisse Bandbreite gibt. Während große Freiflächenanlagen in Süddeutschland Strom für 3,12 Cent pro Kilowattstunde produzieren, kostet Strom aus kleinen PV-Dachanlagen in Norddeutschland knapp 11 Cent. Generell wird Strom aus erneuerbaren Energien künftig günstiger werden. Für die Photovoltaik prognostiziert das Fraunhofer-Institut je nach Anlagenart eine Kostenreduktion um bis zu 40 Prozent.

Die Aussagekraft der Stromgestehungskosten ist jedoch nicht frei von Schwächen. VDE Experte Farnung verweist darauf, dass eine Vielzahl der Variablen in der Gleichung geschätzt werden müssen: „Besonders die kalkulierte Laufzeit der Anlage kann das Ergebnis maßgeblich beeinflussen. Hier stellt sich die Frage, ob die Anlage jemals die angestrebte Laufzeit erreicht. Zudem kann die Verwendung günstigerer, dafür aber minderwertigerer Materialien die Laufzeit negativ, die Berechnung der Stromgestehungskosten aber positiv beeinflussen.“

Was bei entsprechender Sonneneinstrahlung jedoch schon möglich ist, belegen die Großprojekte im Mittleren Osten. Diese können mittlerweile eine Kilowattstunde Solarstrom für weniger als zwei US-Cent produzieren.

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Die 2,4-Megawatt-Solaranlage auf dem Dach des Heimstadions des Fußballbundesligisten SC Freiburg ist die weltweit zweitgrößte ihrer Art. Die Vision: Der hier erzeugte Strom reicht rechnerisch, um den Jahresbedarf des Betriebes zu decken.

| BADENOVA AG & CO. KG / ANDREAS WALNY

Ein Fußballstadion, das sich mit selbst produziertem Strom versorgt

Während China und Indien über Photovoltaik-Kraftwerke mit einer Leistung von bis zu 2200 Megawatt verfügen, geht es im flächenmäßig deutlich kleineren Deutschland verständlicherweise etwas bescheidener zu: Der VDE zertifizierte Solarpark Weesow-Willmersdorf in Brandenburg ist mit 187 Megawatt Spitzenreiter. Betreiber EnBW hat zudem im ersten Quartal 2022 weitere Anlagen mit jeweils 150 Megawatt in Brandenburg in Betrieb genommen. Neben großen Solarkraftwerken sind es aber häufig innovative Projekte, die zeigen, wo noch Ausbaupotenziale für die Photovoltaik liegen. So hat der Fußballbundesligist SC Freiburg das Dach seines Stadions zum Solarkraftwerk gemacht. Für die 2,4-Megawatt-Anlage wurden auf dem Dach des Europa-Park Stadions 6000 Solarmodule – „made in Germany“ von Meyer Burger und VDE zertifiziert – verbaut. Damit sollen circa 2,3 Millionen Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugt werden und so den derzeit prognostizierten Jahresstrombedarf des Stadions CO2-frei decken. Die Anlage von Projektentwickler und Betreiber badenova wurde eingeweiht und wird aktuell intensiv überprüft, mit dem Ziel, als VDE zertifiziertes PV-Kraftwerk ausgezeichnet zu werden. 

Auch die Solarenergiegewinnung von Privathaushalten ist nicht unerheblich – wobei die neuerdings beliebten und in den vergangenen Monaten eingerichteten sogenannten Balkonkraftwerke, die quasi jedermann auch ohne eigenes Dach und ohne feste Installation nutzen kann, statistisch noch nicht berücksichtigt sind. Nach Angaben des internationalen Marktforschungs- und Beratungsunternehmens EUPD Research lag die Zahl der PV-Anlagen auf Ein- und Zweifamilienhäusern Ende 2020 bei 1,3 Millionen. Für den Einsatz von Photovoltaik sollen sich bundesweit sogar 11,7 Millionen Liegenschaften dieser Gebäudeklasse eignen.

Stromerzeugung ist für Privathaushalte (wieder) attraktiv

„Das Potenzial auf Dächern von Privathäusern ist immens. Allerdings muss hier auf die vielen individuellen Gegebenheiten vor Ort eingegangen werden. Nicht jedes Dach eignet sich für Solarmodule. Um hier nicht für Enttäuschung zu sorgen, braucht es qualifizierte Handwerker, die auch zu elektrischen Speichern, Ladeinfrastruktur und Wärmepumpen Bescheid wissen“, so Farnung. Durch die zwischenzeitlich gesunkene Einspeisevergütung und hohe regulatorische Hürden war die Investition für Privathaushalte lange nicht attraktiv. Ein Trend, der sich schon geändert hat. Die Zahl kleinerer Aufdachanlagen wächst stetig. Sie verdoppelten ihren Anteil am Ausbau der Photovoltaik nahezu von 18,8 Prozent im Jahr 2018 auf 36,2 Prozent im Jahr 2021. Das Fraunhofer ISE führt das auch auf den Wegfall der Umlagepflicht auf Selbstverbrauch zurück. Neuen Schub soll auch diese Entwicklung durch das neu aufgelegte Erneuerbare-Energien-Gesetz erhalten: Dachanlagen, die ihren Strom vollständig ins Netz einspeisen, erhalten wieder eine höhere Förderung von bis zu 13,8 Cent pro Kilowattstunde.


GERD RÜCKEL ist freier Journalist in Friedrichsdorf (Hessen) mit den Themenschwerpunkten Finanzen, grüne Investitionen und Wissenschaft.
 

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