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25.08.2017

Das Photovoltaik-Potenzial wird in Prognosen sehr oft unterbewertet

Anlass

Ein deutsch-US-amerikanisches Forscherteam hat in „Nature Energy“ die Frage gestellt, warum das Solarenergie-Potenzial in den zurückliegenden Jahren bis auf wenige Ausnahmen quer durch alle Prognosen stets zu niedrig angesetzt wurde. Das ist ein Umstand, der nach Meinung der Forscher dazu führen kann, dass Investitionen in weniger effiziente Anlagen empfohlen werden. Als Erklärung für dieses Phänomen nennen die Forscher, dass politische Unterstützung außer Acht gelassen und die Lernkurve unterschätzt wurde; zudem wurde nicht beachtet, wie sich die Kosten konkurrierender Techniken (wie Kernenergie oder CCS) entwickeln. Die Forscher prognostizieren, dass Photovoltaik bis 2050 die dominierende Erzeugungstechnik mit einem Anteil von 30 bis 50 Prozent an der Stromerzeugung sein könnte. Wobei die Wissenschaftler vor allem zwei Herausforderungen sehen: zum einen die (paradoxerweise) hohen Investitionskosten für Photovoltaik in Entwicklungsländern, zum anderen die Integration oder dem Umbau der Stromversorgung für einen so hohen Anteil von Photovoltaik.

 

Übersicht

  • Prof. Dr. Karsten Lemmer, Vorstand Energie und Verkehr, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Köln
  • Eva Hauser, Stellvertretende wissenschaftliche Leiterin, Institut für Zukunftsenergiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (IZES), Saarbrücken
  • Dr. Andreas Bett, Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg
  • Prof. Dr. Volker Quaschning, Professor für Regenerative Energiesysteme, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

Statements

Prof. Dr. Karsten Lemmer

Vorstand Energie und Verkehr, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR), Köln

„Erneuerbare Energien sind ein unverzichtbarer Baustein für das Gelingen der Energiewende, ihr Anteil muss und wird sich weiter erhöhen. Ihre Stromproduktion orientiert sich jedoch nicht an der Nachfrage, sondern ausschließlich am Wetter. Die Kapazitäten von Photovoltaik und Windenergie müssen entsprechend so gestaltet werden, dass die Versorgungssicherheit gewährleistet ist. Wir haben errechnet, dass etwa 60 Prozent witterungsabhängig erzeugten Stroms aus Windenenergie und etwa 40 Prozent aus Sonnenenergie für Deutschland eine optimale Konstellation darstellen. Bei diesem Technologiemix wird der Überschuss an Strom minimal, und der Bedarf an kostenintensiven Speichertechnologien ist vergleichsweise gering. Gegenwärtig bewegt sich der Zuwachs der Solarenergie in Deutschland deutlich unterhalb dieses errechneten Optimums, ihr Ausbau sollte dringend beschleunigt werden. Solche Betrachtungen des gesamten Energiesystems bieten eine wichtige Orientierungshilfe für die Planung und Steuerung des Energiesystems, um mögliche Handlungsoptionen und ihre Auswirkungen frühzeitig zu bewerten.“

Eva Hauser

Stellvertretende wissenschaftliche Leiterin, Institut für Zukunftsenergiesysteme an der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (IZES), Saarbrücken

„Dieses deutsch-amerikanische Forscherteam weist zurecht auf die bis heute andauernde Unterschätzung der Photovoltaik als unverzichtbarer Bestandteil eines zukünftigen, sauberen Energiesystems hin. Photovoltaik unterhalb ihrer Möglichkeiten zu nutzen wäre schlichtweg für das Erreichen der Klimaschutz-Ziele fatal. Insbesondere innerhalb der EU sollten unverzüglich Maßnahmen – wie im Artikel beschrieben – ergriffen werden, mit denen das Potenzial dieses Energieträgers bestmöglich ausgeschöpft werden kann.“

„Dazu gehört, dass das Photovoltaik-Potenzial endlich angemessen und korrekt beurteilt wird. Ein grundlegender Schritt wäre die Erarbeitung eines EU-weiten Szenarios – zum Beispiel durch die EU-Kommission – für eine europaweit vollständig auf erneuerbaren Energien basierende Energieversorgung. Diese ist möglich; ein solches Szenario (öffentlich und transparent erstellt) kann als Wegweiser für die weiterhin notwendigen Maßnahmen dienen. Diese lassen sich wie folgt zusammenfassen:

- Investitionen in Photovoltaik für jedermann möglich und sicher machen;

- Genehmigungs- und Finanzierungsprozeduren einfach halten;

- die notwendigen industriellen, gewerblichen und handwerklichen Strukturen aufbauen und

- damit die Transaktionskosten für die Investoren auf ein Mindestmaß reduzieren;

- Offenheit für neue Technologien (insb. gebäudeintegrierte Photovoltaik) behalten und deren Marktdurchdringung unterstützen und

- die Anpassung der Energiesysteme und -märkte an 100 Prozent Erneuerbare Energien zügig in die Wege leiten.“

Dr. Andreas Bett

Institutsleiter, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Freiburg

„Der Beitrag ‚The underestimated potential of solar energy to mitigate the climate change’, erschienen in ‚Nature Energy’, beschreibt in hervorragender Weise wie die Entwicklungen bei der Photovoltaik-Technologie und deren Markteinführung in der Vergangenheit unterschätzt wurden. Heute kann niemand mehr ernsthaft bezweifeln, dass die Photovoltaik kostengünstig und wirtschaftlich Strom zur Verfügung stellen kann. Bedauerlicherweise scheint dies vielen Entscheidern in Wirtschaft und Politik noch nicht bekannt zu sein.“

„Der Ausblick in die Zukunft unterliegt immer einer Unsicherheit. Aber aus rein wirtschaftlichen Gründen wird sich die Photovoltaik durchsetzen und ist nicht mehr aufzuhalten. Im Beitrag wird dabei sehr schön herausgearbeitet, dass die weitere Marktdurchdringung regional unterschiedliche Herausforderungen erfüllen muss. In einem bestehenden und funktionierenden Energiesystem wie in Deutschland ist für den Fortgang der Energiewende die Frage der Speicherkapazitäten und der Systemkompatibilität zu beantworten.“

„Im Beitrag kann nicht aufgezeigt werden, dass es hierfür technologisch mehrere Lösungsansätze gibt, die bereits erprobt werden. Man muss also nicht die Sorge haben, dass die Energiewende misslingt. Studien zeigen auch, dass sie finanzierbar und wirtschaftlich ist. In Tabelle 2 des Beitrags wird auch kurz erwähnt, dass nicht nur der Strommarkt allein, sondern der gesamte Energiebedarf – also die Sektoren Mobilität und Wärme – künftig mit betrachtet werden muss. Hierdurch bieten sich ganz neue Möglichkeiten, die fluktuierende Erzeugung von Strom durch Photovoltaik und Wind zu steuern. Dazu muss die Politik in Deutschland und Europa regulatorisch stabile Rahmenbedingungen schaffen, damit Sicherheit für die Investoren besteht.“

„In Regionen, wo die Energiesysteme noch nicht so entwickelt sind, ist die Finanzierungsfrage, wie im Beitrag dargestellt, sicherlich zentral. Dies gilt allerdings nicht nur für die Photovoltaik, sondern auch für konventionelle Kraftwerke. Die politischen Risiken in solchen Ländern mindern generell die Investitionsbereitschaft. Da die Photovoltaik aber auch modular aufgebaut werden kann, kann dies sich in diesen Ländern auch als Vorteil erweisen. Klar ist und wird durch den Beitrag: Die Photovoltaik ist nicht mehr aufzuhalten und wird ihren Beitrag zum künftigen Energiesystem leisten - und das global. Die Umsetzung des Paris-Zieles ist zudem ohne einen hohen Anteil an Photovoltaik nicht denkbar.“

Prof. Dr. Volker Quaschning

Professor für Regenerative Energiesysteme, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin

„In den vergangenen Jahren haben nahezu alle Studien das Potenzial und die Entwicklung der Photovoltaik systematisch unterschätzt. Das hat gravierende Auswirkungen auf die offiziellen Ausbauplanungen. In Deutschland existiert im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) immer noch ein Ausbaudeckel bei einer Photovoltaik-Leistung von 52 GW, obwohl wir für eine erfolgreiche Energiewende eine Leistung von rund 400 GW brauchen. Die deutsche Bundesregierung plant immer noch einen jährlichen Photovoltaik-Zubau von 2,5 GW. Dabei brauchen wir zum Erreichen der Pariser Klimaschutzziele rund 15 GW pro Jahr. Insofern ist es enorm wichtig, in die Diskussion über die künftige Bedeutung der Photovoltaik einzusteigen. Die Betrachtungen der Forscher liefern dazu wichtige Anstöße.“

„Durch die extrem gefallenen Kosten hat die Photovoltaik auch in Entwicklungsländern enorme Entwicklungspotenziale. In einigen Ländern wie in Indien wird inzwischen der geplante Bau von Kohlekraftwerken zugunsten der preiswerteren Photovoltaik gestoppt. Bei kleineren privaten Projekten konkurriert die Photovoltaik meist gegen den Dieselgenerator, der meist über die Lebensdauer gerechnet teurer ist. Bei der Photovoltaik überwiegen allerdings die Investitionskosten, sodass die Anfangshürde deutlich höher liegt. Hier kommt es auf gute Finanzierungsmodelle an. Durch die täglichen Schwankungen ist bei einer alleinigen Solarenergieversorgung auch ein Speicher erforderlich, der heute noch recht teuer ist. Da die Kosten für Batteriespeicher derzeit schnell fallen, dürfte dieses Problem mittelfristig gelöst werden. Auch die genannten anderen Maßnahmen helfen, das Speicherproblem zu reduzieren.“

„Die Photovoltaik hat gemeinsam mit der Windkraft die größten Potenziale zur Stromerzeugung. Beide Technologien zählen mittlerweile zu den preiswertesten. Zudem ist die Photovoltaik die Technologie mit der größten Akzeptanz in der Bevölkerung. Darum sind Anteile von rund 30 Prozent in mitteleuropäischen und von 50 Prozent in südeuropäischen Ländern mehr als realistisch. Da die Photovoltaik meist verbrauchernah installiert wird, ist eine Netzintegration auch bei sehr hohen Zubau-Raten meist kein Problem. Zum Ausgleich der Leistungsschwankungen müssen aber Maßnahmen zur Sektorenkopplung und der Ausbau von Speichern vorangetrieben werden. In Deutschland wäre erst einmal wichtig, dass die neue Regierung den nötigen Photovoltaik-Zubau zum Erreichen der Pariser Klimaschutzziele zulässt. Wollen wir die globale Erwärmung wirklich auf 1,5 Grad Celsius begrenzen, müsste der jährliche Photovoltaik-Zubau in Deutschland verzehnfacht werden. Momentan ist keine politische Kraft erkennbar, mit der die Pariser Klimaschutzziele erreicht werden könnten.“

Mögliche Interessenkonflikte

Dr. Andreas Bett: „Ich bin einer der Leiter des Instituts, an dem einer der Mitautoren (Jan Christoph Goldschmidt) arbeitet.“

Alle anderen: Keine angegeben.

Primärquelle

Creutzig F et al. (2017): The underestimated potential of solar energy to mitigate climate change. Nature Energy 2, 17140. DOI: 10.1038/nenergy.2017.140

Weitere Recherchequellen

Jacobson MZ et al (2017): 100% Clean and Renewable Wind, Water, and Sunlight All-Sector Energy Roadmaps for 139 Countries in the World. Joule (2017). DOI: 10.1016/j.joule.2017.07.005

Weitemeyer S et al. (2014): Integration of Renewable Energy Sources in future power systems: The role of storage. Renewable Energy 75, 14-2. DOI: 10.1016/j.renene. 2014.09.028

Weitemeyer S et al. (2016): A European Perspective: Potential of Grid and Storage for Balancing Renewable Power Systems. Energy Technology, 2016, 4, 114 – 122. DOI: 10.1002/ente.201500255 (nicht frei verfügbar)