Fotovoltaik
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Unter Fotovoltaik (auch Photovoltaik) versteht man die Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Sie ist seit 1958 zunächst in der Energieversorgung von Weltraumsatelliten mittels Solarzellen im Einsatz. Mittlerweile wird sie zur Stromerzeugung auf der ganzen Welt eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos - das griechische Wort für Licht - und Volta - nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik - zusammen. Die Fotovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solartechnik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.
[Bearbeiten] Geschichte der Fotovoltaik
- Hauptartikel: Geschichte der Fotovoltaik
Der fotoelektrische Effekt wurde bereits 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. 1876 wiesen William G. Adams und Richard E. Day diesen Effekt auch bei einem Selenkristall nach. 1905 gelang es Albert Einstein den Fotoeffekt richtig zu erklären, wofür er 1921 den Nobelpreis für Physik bekam. Nach vielen weiteren Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann 1954 Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson, die ersten Siliziumzellen, mit Wirkungsgraden von über vier Prozent, zu produzieren, eine Zelle erreichte sogar einen Wirkungsgrad von sechs Prozent. Die erste technische Anwendung wurde Ende der 1950er Jahre mit dem Vanguard I in der Satellitentechnik gefunden. In den 1960er und 1970er Jahren gab es, in erster Linie durch die Nachfrage aus der Raumfahrt, entscheidende Fortschritte in der Entwicklung von Fotovoltaikzellen.
Ausgelöst durch die Energiekrisen in den 1970er Jahren und das gestiegene Umweltbewusstsein wird verstärkt politisch versucht, die Erschließung dieses Energiewandlers durch technische Fortschritte auch wirtschaftlich interessant zu machen. Führend sind hierbei die USA, Japan und auch die Bundesrepublik Deutschland, welche mit gesetzlichen Maßnahmen wie dem 100.000-Dächer-Programm und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhebliche finanzielle Anreize bietet.
Das 100.000-Dächer-Programm lief Mitte 2003 aus und wurde Anfang 2004 durch die Änderung beziehungsweise Novellierung des EEG kompensiert. Die Einspeisevergütung wurde entsprechend angehoben.
Im Jahr 2005 erreicht die Gesamtleistung der in Deutschland installierten Fotovoltaik-Anlagen 1 Gigawattpeak. Bei Arnstein in der Nähe von Würzburg steht auf dem Gelände des ehemaligen Weinbauversuchsguts Erlasee die momentan größte Fotovoltaikanlage der Welt – das sogenannte Solarfeld Erlasee – mit einer Leistung von mehr als 13 Megawatt, das sind 13.000 kW während der Mittagszeit bei klarem Himmel.
[Bearbeiten] Technische Beschreibung
Die als Licht und Wärme auf die Erde auftreffende Menge an Sonnenenergie (1,5 · 1018 kWh/Jahr) ist 15.000 mal höher als der Primärenergieverbrauch (Stand 2006, 1,0 · 1014 kWh/Jahr) der Menschheit. Der Lichtenergieeintrag durch die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1,1 · 1018 kWh. Diese Strahlungsenergie kann fotovoltaisch direkt in Elektrizität umgewandelt werden, ohne dass Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise Kohlendioxid) entstehen. Der Wellenlängenbereich der auftreffenden und wandelbaren elektromagnetischen Strahlung reicht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren Ultraviolett (UV) über den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den langwelligeren infraroten Bereich (Wärmestrahlung) hinein. Bei der Umwandlung wird der fotoelektrische Effekt ausgenutzt.
Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Fotovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige Energieversorgung mittels Fotovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind Parkuhren.
Die fotovoltaische Energiewandlung ist wegen der Herstellungskosten der Solarmodule im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken deutlich teurer, wobei allerdings große Teile der Folgekosten der konventionellen Energiewandlung nicht in die heutigen Energiepreise mit eingehen. Das stark schwankende Strahlungsangebot erschwert den Einsatz der Fotovoltaik. Die Strahlungsenergie schwankt vorhersehbar tages- und jahreszeitlich bedingt, sowie täglich abhängig von der Wetterlage. Beispielsweise kann eine fest installierte Solaranlage in Deutschland im Juli einen gegenüber dem Dezember bis zu fünfmal höheren Ertrag bringen. Sinnvoll einsetzbar ist die fotovoltaische Energiewandlung als ein Baustein in einem Energiemix verschiedener Energiewandlungsprozesse. Ohne die Möglichkeit einer wirtschaftlichen Energiespeicherung im großen Maßstab werden hierbei konventionelle Elektrizitätswerke nicht völlig zu ersetzen sein. Das Stromeinspeisungsgesetz und insbesondere das Erneuerbare-Energien-Gesetz haben zu einem Boom bei der Errichtung von Fotovoltaikanlagen in Deutschland geführt. So wurde Ende Juni 2005 die Schwelle von 1.000 MW installierter elektrischer Leistung von Fotovoltaikanlagen überschritten, das entspricht einem großen konventionellen Kraftwerk und bedeutet eine Verhundertfachung in den letzten zehn Jahren.
[Bearbeiten] Leistung
Die Nennleistung in der Fotovoltaik wird in Wp (Wattpeak) beziehungsweise kWp angegeben. „peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Es handelt sich dabei auch nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder -module. Die elektrischen Werte der Bauteile unter diesen Bedingungen werden in den Datenblättern angegeben. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1.000 W/m² Bestrahlungsstärke und einem Air Mass von 1,5 gemessen. Dies sind die STC-Bedingungen (Standard-Test-Conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Können diese Bedingungen beim Testen nicht eingehalten werden, so muss aus den gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden. Die Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m² kommt in Mitteleuropa über ein Jahr gesehen nicht sehr häufig vor (je weiter südlich, desto häufiger). Im normalen Betrieb haben Solarmodule beziehungsweise die Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.
Die zu erwartende mittlere Jahresproduktion einer jeweils neu errichteten netzgekoppelten Fotovoltaik-Anlage in Deutschland steigt seit Jahren mit Verbesserung der Technik kontinuierlich an und liegt derzeit bei sinnvoller Auslegung der Anlage bei Werten um 900-1000 kWh pro kWp und Jahr (also 
).
Dieses entspricht einer Leistungausbeute von 102 bis 114 
oder einer Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit der Solarzelle von 10,2 bis 11,4 Prozent.[1]
Für eine Nennleistung von 1 kWp werden Solarzellen im Flächenausmaß von etwa 8-10 m² benötigt. Daraus ergibt sich ein tatsächlicher Energieertrag von etwa 90-120 kWh pro Quadratmeter und Jahr. Im Vergleich dazu erzielt eine thermische Solaranlage einen jährlichen Energieertrag von 300-400 kWh pro Quadratmeter. Für einen Haushalt bietet sich daher an, zusätzlich zum Einsatz von Fotovoltaik auch eine Solaranlage mit entsprechendem Deckungsgrad zur Warmwasserbereitung und eventuell auch zur Heizungsunterstützung zu betreiben.
[Bearbeiten] Wirkungsgrad
Die mit Solarzellen in der Fotovoltaik erzielten Wirkungsgrade reichen von wenigen Prozent (beispielsweise etwa 6 Prozent für Cadmium-Tellurid-Solarmodule) bis hin zu über 35 Prozent (Konzentrator-Mehrschicht-Laborexemplar). Die Wirkungsgrade marktüblicher Solarmodule liegen zwischen 6 Prozent (Dünnschichtmodule) und 17,7 Prozent (monokristalline Module). Der US-amerikanische Hersteller SunPower hat für das Jahr 2007 monokristalline Module mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent angekündigt.
Der Systemwirkungsgrad im Jahresverlauf ergibt sich aus der Performance Ratio (PR). Darin fließen die Verluste des Wechselrichters ebenso mit ein wie Abschattungen und Verluste durch hohe Temperaturen. Die PR liegt im Bereich von 0,7 bis 0,85.
Obwohl die insgesamt zur Verfügung stehende Sonneneinstrahlung immens hoch erscheint, ist die Fotovoltaik aufgrund des bisher niedrigen Wirkungsgrades sehr flächenintensiv. So erzeugt eine Windkraftanlage mit 5 MW Leistung etwa genauso viel Energie wie eine 500 m × 500 m (25 ha) große Solarstromanlage. Trotzdem ist auch heute schon die Leistungsdichte der Fotovoltaik besser, da Windkraftanlagen dieser Größe in mehr als 500 Meter Abstand voneinander aufgestellt werden müssen.
Von Kritikern der Solarstromtechnologie wird der im Vergleich mit einer konventionellen Umwandlung fossiler Energieträger vergleichsweise geringe Wirkungsgrad als Argument gegen die generelle Tauglichkeit der Fotovoltaik angeführt. Da die Betrachtung des Energie-Wirkungsgrades eines Systemes eigentlich im Bezug zu den aufzuwendenen Kosten für die Primärenergie und mit dem Ziel eines möglichst sparsamen Energieverbrauches üblich ist, scheint aus Sicht der Fotovoltaik diese isolierte Betrachtung ungeeignet zur Bewertung der Technologie. Entscheidend ist, dass, anders als bei klassischer Energieerzeugung, der Primärenergieträger "Sonne" kostenlos zur Verfügung steht und ein geringer Wirkungsgrad außer im Flächenverbrauch keine Auswirkung auf die Umweltbelastung und keine höheren Kosten verursacht. Gerade die preiswerteren, polykristallinen Module mit vergleichsweise geringem Wirkungsgrad können z.B. auf Industrie-Flachdächern ohne Landschaftsverbrauch vergleichsweise einfach mit integrierten Dachabdeckungssystemen verlegt werden, so dass, anders als bei aufgeständerten Anlagen mit hochwertigen monokristallinen Systemen, kein Landschaftsverbrauch anfällt. Auch ist der Energieaufwand zur Herstellung hochwertiger Fotovoltaikmodule höher und die Gesamt-Energiebilanz schlechter als bei Dünnschichttechnologien mit geringerem Wirkungsgrad.
[Bearbeiten] Potenzial
Das erreichbare Potenzial ist sehr hoch: Trotz der scheinbar ungünstigen Bedingungen in Deutschland genügten theoretisch etwa 2 Prozent der Gesamtfläche des Landes, um mit heute verfügbarer Technik in der Jahressumme die gleiche elektrische Energie zu ernten, die Deutschland insgesamt pro Jahr benötigt. Der Einwand, die Fläche in Mitteleuropa würde für einen wesentlichen Anteil von Fotovoltaik zur Energieversorgung nicht ausreichen, ist somit nicht haltbar. Die nötige Fläche könnte ohne Neuversiegelung über die Nutzung bisher bebauter Flächen (vor allem Dächer) erreicht werden. Die Fotovoltaik kann daher langfristig auch in Deutschland einen erheblichen Beitrag zum Klimaschutz und zur Ressourcenschonung liefern.
Die Zahl von 2 Prozent ergibt sich bei einer installierten Leistung von einem kWp pro 10 m² Fläche, einem jährlichen Energieertrag von ca. 750 kWh pro kWp, einem Strombedarf Deutschlands von ca. 550 Milliarden kWh (die Größenordnung für das Jahr 2004 und 2005) und der Gesamtfläche Deutschlands von ca. 350.000 km².
Allerdings ist ein solcher Ausbau zu den gegenwärtigen Produktionskosten von Solarstrom utopisch. Während Strom aus konventionellen Energiequellen im Jahresmittel ca. 6 Cent pro Kilowattstunde kostet, wird Solarstrom gemäß dem von der damaligen rot-grünen Regierung erlassenen Erneuerbare-Energien-Gesetz mit - je nach Art und Größe der Anlage 38 bis 51 Cent pro Kilowattstunde (2007) vergütet. Somit würden die Kosten der Stromerzeugung rapide steigen, wenn zu den gegenwärtigen Einspeisetarifen nennenswerte Mengen Solarstrom erzeugt würden.
Im Jahr 2005 wurden gemäß einer Erhebung der Fachzeitschrift Photon 0,26 Prozent der deutschen Stromerzeugung aus Solarenergie gewonnen, allerdings bei starkem Wachstum. Für das Jahr 2010 gehen verschiedene Prognosen von 0,45 bis 1,0 Prozent aus (Quelle: Verband der Netzbetreiber/Bundesverband Erneuerbare Energien). Im Jahre 2020 werden gemäß einer Studie des Bundesumweltministeriums 1,5 Prozent des deutschen Stromverbrauchs aus Fotovoltaikanlagen gewonnen werden.
Auch bei theoretisch hohen Potenzialen spielt Solarstrom aktuell und in den nächsten Jahren für die deutsche Stromerzeugung nur eine sehr kleine Rolle. Allerdings ist durch das zum Wind oftmals gegenläufige Angebotsverhalten der Sonnenenergie der Stromanteil aus Fotovoltaik für einen funktionierenden regenerativen Energiemix sinnvoll. Denn wenn im Sommer Windflaute ist, scheint oftmals stark die Sonne.
Bei den obigen Angaben zum Flächenbedarf ist eine eventuell notwendige Zwischenspeicherung der Energie noch nicht berücksichtigt. Geht man davon aus, dass 25 Prozent der Energie sofort verbraucht und 75 Prozent gespeichert werden, würde dies bei Umwandlungsverlusten von 50 Prozent den Flächenbedarf für Fotovoltaik ungefähr verdoppeln und zusätzliche Investitionen erfordern. Bei einem Anteil von 25 Prozent am Gesamtstrombedarf ist eine Speicherung nicht notwendig. Darüber hinaus könnte überschüssiger Strom unter Inkaufnahme weiterer Effizienzverluste in Form von Wasserstoff gespeichert und für Automobile genutzt werden. Diese Überlegungen könnten langfristig dazu führen, dass Solarstrom immer mehr Bedeutung gewinnt. Für die nächsten Jahre dürften sie noch keine wesentliche Rolle spielen.
Sehr viel besser als in Deutschland ist das weltweite Potential der Fotovoltaik. Aufgrund der hohen Solarstrahlungswerte lassen sich in Chile (2.400 kWh/Jahr), Kalifornien (2.150 kWh/Jahr), Australien (2.300 kWh/Jahr) oder Indien (2.200 kWh/Jahr) deutlich günstigere Stromgestehungskosten erzielen. Hinzu kommt, dass in vielen Entwicklungsländern kein Stromnetz existiert und somit die Fotovoltaik eine preisgünstigere Möglichkeit bietet, elektrischen Strom zu erzeugen, als dies mit Dieselgeneratoren möglich ist.
[Bearbeiten] Grid Parity
Grid Parity, auf deutsch „Netz-Gleichwertigkeit“, wird dann erreicht, wenn Strom aus einer Fotovoltaikanlage zum gleichen Preis wie konventioneller Strom im Netz angeboten werden kann. Auf vielen sonnenreichen Inseln, die ihren Strom aus Dieselkraftstoff gewinnen, wurde dies mit dem Durchbrechen der Marke von 70 US$ je Barrel Öl erreicht. So beginnt derzeit im US Bundesstaat Hawaii ein regelrechter Fotovoltaik-Boom.
Die Stromgestehungskosten aus steuerfreiem Dieselkraftstoff (43 Cent/Liter) in einem modernen Dieselstromaggregat betragen bei den üblichen 37 Prozent Wirkungsgrad 11,9 Cent/kWh, ohne dass dabei die Anschaffungs- und Betriebskosten für das Aggregat mit einbezogen sind. Bei 115 Cent/Liter erhöhen sich die Stromgestehungskosten entsprechend auf 31,7 Cent/kWh. Die kompletten Stromgestehungskosten aus einer Fotovoltaikanlage betragen bei 1600 kWh/kWp (griechische Inseln; Indonesien) und 3250 €/kWp (Solarpark Muldentalkreis) 20 Cent/kWh.
[Bearbeiten] Integration in das Stromnetz
[Bearbeiten] Schwankung des Angebots
Das schwankende Angebot der Fotovoltaik wirkt aus Sicht des Stromnetzes nicht anders als schwankender Verbrauch; die im Niederspannungsbereich eingespeiste Fotovoltaikleistung stellt sich dabei wie eine Verbrauchsminderung dar. Diese ist, wie die durch den Stromverbraucher verursachte Schwankungen der Last, vorhersehbar. Aufgrund dieser Planbarkeit kann Fotovoltaikleistung wie die Windenergie in den Kraftwerksfahrplan des Tageslastgangs einbezogen und ohne zusätzlichen Aufwand wie Verbrauchsschwankungen im Mittellastbereich gesteuert werden. Bei einem Ausbau in großem Maßstab muss die Fotovoltaik mit anderen, gut regelbaren Kraftwerken oder Speichertechnologien kombiniert werden. Hierfür in Frage kommen insbesondere Gaskraftwerke (GuD), Wasserkraftwerke, Pumpspeicherwerke, verteilte Anlagen auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung sowie zukünftig auch Druckluftspeicherkraftwerke, Solarthermische Kraftwerke mit Wärmespeicherung, Speicherung in Akkumulatoren in geparkten Elektrofahrzeugen (Vehicle to Grid) sowie Speicherung in Form von Wasserstoff oder in supraleitenden magnetischen Energiespeichern. Sehr gut geeignet sind auch rein logistische Konzepte wie das Demand Side Management und das Virtuelle Kraftwerk.
[Bearbeiten] Konformität zum Verbrauch
Da Strom aus Fotovoltaik naturgemäß tagsüber, zu Zeiten hohen Verbrauchs zur Verfügung steht, trägt sie bei sonnigen Bedingungen zur Deckung der Spitzen- und Mittellast bei und ergänzt damit Grundlastkraftwerke. Dieser Effekt kommt besonders bei einer weiteren Zunahme von Klimaanlagen zum Tragen.
[Bearbeiten] Übertragung
Bei einer dezentralen Stromversorgung aus vielen großflächig verteilten Fotovoltaikanlagen werden Leitungsverluste aufgrund der geringen Entfernungen zwischen Stromquelle und Endverbraucher verringert. Der erzeugte Strom verlässt den Niederspannungsbereich praktisch nicht, sondern wird dort sofort lokal verbraucht. Zwar speist der Betreiber einer häuslichen Fotovoltaikanlage den Strom in das Netz ein, da er aber selbst der nächste Verbraucher ist, wird physikalisch der Strom hauptsächlich von ihm selbst genutzt und nur der überschüssige Anteil zum Nachbarn übertragen. Ein Ausbau der Hochspannungsnetze ist nicht notwendig, sie werden entlastet, dadurch wird gerade im Sommer die Belastung dieser Leitungen durch Erwärmung gemindert.
[Bearbeiten] Speicherung
Strom einer netzgekoppelten Fotovoltaikanlage wird sofort verbraucht. Eine Zwischenspeicherung ist nicht notwendig, solange die momentane Gesamtleistung aus Fotovoltaik nicht häufig über der momentanen Last im Stromnetz liegt.
Die Speicherung ist langfristig trotzdem wünschenswert, um Energie vom Sommer in den Winter verschieben zu können, bei den aktuell möglichen Zubauraten aber auf Jahre hinaus nicht zwingend. Der Ausgleich kann auch durch den regenerativen Energiemix mit Windkraft (gegenläufiges Angebotsverhalten), Biogas- und Biomassekraftwerken erfolgen. Zukünftig ist auch die Umwandlung von überschüssigem Strom in Wasserstoff denkbar. Dieser könnte zum Betrieb von Kraftfahrzeugen und als Element in einer Wasserstoffwirtschaft verwendet werden. Die Umwandlung in Wasserstoff könnte auch eingesetzt werden, um Energie aus sonnenreichen Ländern in sonnenärmere Länder zu transportieren, hier steht aber auch die direkte Übertragung der elektrischen Energie als Alternative zur Verfügung (s. TREC). Ein andere Möglichkeit ist, die ans Stromnetz angeschlossenen Elektroautos als Energiepuffer zu verwenden. Vorteil wäre der hohe Wirkungsgrad von Lithium-Titanat-Akkus und die gewaltige Speicherkapazität (ca. 100-200 kWh/Fahrzeug) bei vielen Millionen Elektrofahrzeugen.
Der Einsatz von Fotovoltaikanlagen als Insellösung erfordert zwingend die Speicherung, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten. Während in Kleinstanlagen, wie etwa öffentlichen Telefonen oder Parkscheinautomaten, die Speicherung in Akkumulatoren zweckmäßig ist, setzt man bei größeren Anlagen (beispielsweise bei Berghütten) auf andere Speicher und Windenergie als ergänzende Energiequelle.
[Bearbeiten] Versorgungssicherheit
Trotz des schwankenden Angebots steht die geplante Leistung aus Fotovoltaik deutlich sicherer zur Verfügung als die eines einzigen Großkraftwerks. Ein unvermuteter Ausfall eines solchen großen Stromerzeugers hat im Stromnetz eine stärkere Störwirkung als der Ausfall einer einzelnen Fotovoltaikanlage. Durch die breite Streuung und die hohe Anzahl der Fotovoltaikanlagen (derzeit ca. eine Million) ergibt sich eine, im Vergleich zu einer einzelnen Großanlage, extreme Betriebssicherheit.
Um einen ungeplanten Ausfall großer Stromerzeuger abzusichern, muss permanent Reserveleistung bereitgehalten werden, dies ist für den Anteil Fotovoltaikleistung nicht notwendig und spart somit Kosten. Aber auch ein geplanter Stillstand eines Großkraftwerks (z. B. für eine Revision) muss durch ein anderes Kraftwerk abgesichert sein, was bei der Fotovoltaik ebenfalls nicht erforderlich ist.
[Bearbeiten] Kosten
[Bearbeiten] Investitionen
Ein kWp schlüsselfertig installierte Leistung einer netzgekoppelten Fotovoltaikanlage kostet derzeit (Inbetriebnahme 2007) bei großen Freiflächenanlagen ca. 3250 €/kWp Netto, bei 4 kWp Dachanlagen je nach Montageaufwand zwischen 3900 €/kWp bis 4600 €/kWp Netto[2]. Solch eine Anlage liefert in Süddeutschland nach dem aktuellen Stand der Technik einen Jahresertrag von ca. 930 bis 1.100 kWh, in Abhängigkeit von Zellentyp, Ausrichtung, Dachneigung, Sonneneinstrahlung und Temperatur: das Wetter bietet nicht jedes Jahr die gleichen Einstrahlungswerte, in Simulationsrechnungen geht man von den gemittelten Werten der letzten zehn Jahre für den jeweiligen Standort aus.
Für alle bei Fotovoltaikanlagen entstehenden Kosten (Module, Wechselrichter, Installation, Wartung, Versicherung) sind generell nur die Nettopreise (ohne Mehrwertsteuer) zu betrachten, da der Betreiber einer solchen Anlage vom Finanzamt als Unternehmer betrachtet wird. Auch die im EEG genannten Einspeisevergütungen sind Nettovergütungen. Der Stromnetzbetreiber zahlt also zusätzlich die Mehrwertsteuer (in Deutschland 2007: 19 %) aus und machte diese in der eigenen Steuererklärung steuermindernd als Vorsteuer geltend. Der Solaranlageneigentümer führt die erhaltene Mehrwertsteuer an das Finanzamt ab.
[Bearbeiten] Stromgestehungskosten
[Bearbeiten] Allgemeines
Bei Kapitalkosten von 4 % für die Investitionssumme und Betriebskosten von typisch ca. 1 % ergeben sich in unseren Breiten Erzeugungskosten von ca. 37 bis 52 ct/kWh im ersten Betriebsjahr, bei einem üblichen Abschreibungszeitraum von 20 Jahren. Diese Kosten liegen gegenwärtig etwa 5 bis 7 mal höher als die Kosten für konventionelle Erzeugung (6 bis 8 ct/kWh) oder 2 bis 3 mal über den Strompreisen für Privatkunden. Für 2007 wird Strom an der EEX bereits mit 8 ct/kWh gehandelt. Ist die Anlage abbezahlt, fallen bis zum Ende der Lebensdauer (25 bis 40 Jahre) nur noch die geringen Betriebs- und Wartungskosten an. Bei konventioneller Stromerzeugung ist dagegen aufgrund der steigenden Brennstoffkosten mit einem Preisanstieg zu rechnen. Dieser Faktor wirkt aber erst im längerfristigen Vergleich mit konventionellen Formen der Stromerzeugung.
[Bearbeiten] Vergleich mit konventioneller Erzeugung über den Einsatzzeitraum
Fotovoltaik konkurriert durch ihr Angebotsverhalten direkt mit der konventionellen Spitzenlast und Mittellast, also überwiegend mit elektrischer Energie aus Steinkohlekraftwerken, andererseits aber auch mit der Windenergie, der derzeit anteilsstärksten erneuerbaren Energieform zur Stromerzeugung.
| Fotovoltaik | Steinkohle | Wind (onshore) | Wind (offshore) | |
| spez. Investitionskosten (in €/kWp) | 4200 | 1200 | 1000 | 1500 |
| jährliche Volllaststunden (in h/a) | 1000 | 4000 | 2000 | 4000 |
| jährliche Betriebskosten (fix) (bez. Inv.) | 0,5 % | 4 % | 2 % | 2 % |
| Brennstoffkosten + dynamische Betriebskosten (in ct/kWh) | - | 3 | - | - |
Mit ihren deutlich höheren Investitionskosten und der markant niedrigeren Volllaststundenzahl zeigt die Tabelle klar die Nachteile der Fotovoltaik gegenüber der konventionellen Stromerzeugung. Der Vorteil der fehlenden Brennstoffkosten und dynamischen Betriebskosten sowie der Kostensenkung durch den Finanzierungsfortschritt kann über diese Darstellung nicht erkannt werden. Dazu ist eine Analyse der Stromgestehungskosten über den gesamten Einsatzzeitraum nötig. Ausgangslage zur Berechnung sind die Daten der Tabelle, eine Finanzierungsdauer über 20 Jahre, ein linearer Tilgungsplan und eine Vorausplanung mit Zinskosten von 4 Prozent.
[Bearbeiten] 1. Stromgestehungskosten im ersten Betriebsjahr
| Kosten ct/kWh | Fotovoltaik | Steinkohle |
| Investitionskosten (Tilgung) | 21 | ~ 1 |
| Kapitalkosten (Zins) | 17 | ~ 1 |
| Betriebskosten | 2 | 1 |
| Brennstoffkosten | - | 3 |
| gesamt | 40 | 6 |
| Preisunterschied | + 34 |
Im ersten Betriebsjahr treten die Kapitalkosten der Fotovoltaik voll heraus, die Brennstoffkosten der konventionellen Stromerzeugung sind moderat. Strom aus Fotovoltaik ist in der Herstellung gut sechsmal teurer.
[Bearbeiten] 2. Stromgestehungskosten im elften Betriebsjahr
| Kosten ct/kWh | Fotovoltaik | Steinkohle |
| Investitionskosten (Tilgung) | 21 | ~ 1 |
| Kapitalkosten (Zins) | 9 | ~ 1 |
| Betriebskosten | 2 | 1 |
| Brennstoffkosten | - | 7 |
| gesamt | 32 | 10 |
| Preisunterschied | + 22 |
Nach zehn Betriebsjahren haben sich die Kapitalkosten der Fotovoltaik halbiert, die Brennstoffkosten der konventionellen Stromerzeugung hingegen verdoppeln sich, bei einer zugrunde gelegten Energie-Inflationsrate von 8 Prozent. In den Jahren 2000 bis 2005 lag diese bei ca. 10 Prozent pro Jahr, Anfang 2006 sogar bei 13 Prozent. Strom aus Fotovoltaik ist jetzt noch circa dreimal so teuer.
[Bearbeiten] 3. Stromgestehungskosten im zwanzigsten Betriebsjahr
| Kosten ct/kWh | Fotovoltaik | Steinkohle |
| Investitionskosten (Tilgung) | 21 | ~ 1 |
| Kapitalkosten (Zins) | 1 | |
| Betriebskosten | 3 | 2 |
| Brennstoffkosten | - | 13 |
| gesamt | 24 | 16 |
| Preisunterschied | + 8 |
Nach zwanzig Jahren, im letzten Jahr vor Ablauf der Finanzierung, sind die Kapitalkosten nicht mehr relevant, die Brennstoffkosten schlagen weiter durch. Strom aus der im Jahr 2006 gebauten Fotovoltaikanlage liegt nun preislich im Rahmen des konventionellen Stroms.
[Bearbeiten] 4. Stromgestehungskosten im einundzwanzigsten Betriebsjahr
| Kosten ct/kWh | Fotovoltaik | Steinkohle |
| Investitionskosten (Tilgung) | - | - |
| Kapitalkosten (Zins) | - | - |
| Betriebskosten | 3 | 2 |
| Brennstoffkosten | - | 14 |
| gesamt | 3 | 16 |
| Preisunterschied | + 13 |
Nach Ablauf von Abschreibung und Finanzierung im 21. Jahr ergibt sich eine völlig umgekehrte Situation als zu Beginn. Strom aus der im Jahr 2006 gebauten Fotovoltaikanlage ist nun bis zum Ende der Lebensdauer um ein Mehrfaches günstiger als derjenige aus konventioneller Erzeugung. Dem dann fälligen Auslaufen der EEG-Förderung steht entgegen, dass der Preisunterschied zum konventionellen Strom bei nur geringen Betriebs- und Wartungskosten weiterhin einen Gewinn ermöglicht.
Negative Effekte bei fossiler Stromerzeugung wie die Kosten für CO2-Zertifikate und die staatliche Steinkohlesubventionen sind bei dieser Betrachtung ausgenommen, sie würden die Situation der Fotovoltaik deutlich verbessern. Ferner ist keine steuerliche Abschreibung für Betriebsmittel berücksichtigt, sie würden den Preis für Solarstrom jeweils um ca. 3 ct/kWh reduzieren. Durch die absolute Emissionsfreiheit im Betrieb weist die Fotovoltaik außerdem extrem niedrige externe Kosten auf. Liegen diese bei Stromerzeugung aus Stein- und Braunkohle bei ca. 6 bis 8 ct/kWh, betragen sie bei Fotovoltaik nur ca. 1 ct/kWh. Zu diesem Ergebnis kommt ein aktuelles Gutachten [3], welches vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und dem Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung erstellt wurde.
Für nach dem Jahr 2006 gebaute Fotovoltaikanlage wird das Ergebnis dieser Betrachtung ebenfalls verbessert, da die sinkenden Herstellungskosten die Kapitalkosten weiter verringern.
[Bearbeiten] Vergleich über Finanzierungskosten und Einstrahlung
Die Tabelle bildet die Stromgestehungskosten bei 4 Prozent Kapitalkosten, 1 Prozent Betriebskosten und 20 Jahren Abschreibung in Cent/kWh ab. In der Regel sind Fotovoltaikanlagen bis weit über den Abschreibungszeitraum voll funktionsfähig.
| 20 Jahre, 4 % | 2400 kWh | 2200 kWh | 2000 kWh | 1800 kWh | 1600 kWh | 1400 kWh | 1200 kWh | 1000 kWh | 800 kWh |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 200 €/kWp | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,3 | 1,4 | 1,7 | 2,0 | 2,5 |
| 600 €/kWp | 2,5 | 2,7 | 3,0 | 3,3 | 3,8 | 4,3 | 5,0 | 6,0 | 7,5 |
| 1000 €/kWp | 4,2 | 4,5 | 5,0 | 5,6 | 6,3 | 7,1 | 8,3 | 10,0 | 12,5 |
| 1400 €/kWp | 5,8 | 6,4 | 7,0 | 7,8 | 8,8 | 10,0 | 11,7 | 14,0 | 17,5 |
| 1800 €/kWp | 7,5 | 8,2 | 9,0 | 10,0 | 11,3 | 12,9 | 15,0 | 18,0 | 22,5 |
| 2200 €/kWp | 9,2 | 10,0 | 11,0 | 12,2 | 13,8 | 15,7 | 18,3 | 22,0 | 27,5 |
| 2600 €/kWp | 10,8 | 11,8 | 13,0 | 14,4 | 16,3 | 18,6 | 21,7 | 26,0 | 32,5 |
| 3000 €/kWp | 12,5 | 13,6 | 15,0 | 16,7 | 18,8 | 21,4 | 25,0 | 30,0 | 37,5 |
| 3400 €/kWp | 14,2 | 15,5 | 17,0 | 18,9 | 21,3 | 24,3 | 28,3 | 34,0 | 42,5 |
| 3800 €/kWp | 15,8 | 17,3 | 19,0 | 21,1 | 23,8 | 27,1 | 31,7 | 38,0 | 47,5 |
| 4200 €/kWp | 17,5 | 19,1 | 21,0 | 23,3 | 26,3 | 30,0 | 35,0 | 42,0 | 52,5 |
| 4600 €/kWp | 19,2 | 20,9 | 23,0 | 25,6 | 28,8 | 32,9 | 38,3 | 46,0 | 57,5 |
| 5000 €/kWp | 20,8 | 22,7 | 25,0 | 27,8 | 31,3 | 35,7 | 41,7 | 50,0 | 62,5 |
- Kilowattstunden pro Jahr und Quadratmeter
- Süddeutschland: ~900-1130 kWh/Jahr
- Schweiz, Mittelland: 1050-1200 kWh/Jahr [4]
- Alpen: 1400-1600 kWh/Jahr [5]
- Italien, Sizilien: ~1800 kWh/Jahr
- Südspanien: ~1800 kWh/Jahr
- China, Takla Makan: ~1840 kWh/Jahr
- USA, Great Basin: ~1930 kWh/Jahr
- Spanien, Kanaren: ~2000 kWh/Jahr
- USA, Hawaii: ~2100 kWh/Jahr (Haushaltsstrompreis: ca. 30 Cent/kWh)
- Afrika, Sahara: ~2270 kWh/Jahr
- Australien, Great Sandy: ~2320 kWh/Jahr
- Naher Osten, Arabien: ~2360 kWh/Jahr
- Südamerika, Atacama: ~2410 kWh/Jahr
[Bearbeiten] Modulpreise
Mittlerweile sind in Japan kristalline Sharp Solarmodule ab 1670 €/kWp erhältlich[6]. Sharp Markenmodule kosten in Deutschland etwa 3300 €/kWp Netto. Im deutschen Großhandel kosten monokristalline Module bei einer Abnahme von 100 kWp 3100 €/kWp Netto. Schlüsselfertige Komplettanlagen sind ab 3900 €/kWp Netto und Lieferanlagen zum Selbstaufbau ab 3700 €/kWp Netto erhältlich.
Die Branche muss extrem wachsen, da weltweit erst 0,055 % des Stroms aus Solarenergie erzeugt wird. Das für die Investitionen (Bau neuer Fabriken) nötige Kapital wird hauptsächlich über die Gewinne durch den Modulverkauf finanziert. Im Jahr 2004 lagen die Modulpreise noch bei 3.400 $/kWp und sind bis 2006 auf 4.500 $/kWp angestiegen. Gemessen an den Herstellungskosten (ca. 1.900 €/kWp) kostet Solarstrom bei 1.000 kWh/Jahr ca. 19 Cent pro Kilowattstunde bzw. 9,5 Cent/kWh bei 2.000 kWh/Jahr.
Da Fotovoltaikanlagen keine beweglichen Teile beinhalten, sind sie sehr langlebig. Sie können also durchaus über einen Zeitraum von 30 Jahren abgeschrieben werden. Folgende Tabelle zeigt die Stromgestehungskosten bei 30-jähriger Abschreibung.
| 30 Jahre, 4 Prozent | 2400 kWh | 2200 kWh | 2000 kWh | 1800 kWh | 1600 kWh | 1400 kWh | 1200 kWh | 1000 kWh | 800 kWh |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 200 €/kWp | 0,7 | 0,8 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,7 | 2,1 |
| 600 €/kWp | 2,1 | 2,3 | 2,5 | 2,8 | 3,1 | 3,6 | 4,2 | 5,0 | 6,3 |
| 1000 €/kWp | 3,5 | 3,8 | 4,2 | 4,6 | 5,2 | 6,0 | 6,9 | 8,3 | 10,4 |
| 1400 €/kWp | 4,9 | 5,3 | 5,8 | 6,5 | 7,3 | 8,3 | 9,7 | 11,7 | 14,6 |
| 1800 €/kWp | 6,3 | 6,8 | 7,5 | 8,3 | 9,4 | 10,7 | 12,5 | 15,0 | 18,8 |
| 2200 €/kWp | 7,6 | 8,3 | 9,2 | 10,2 | 11,5 | 13,1 | 15,3 | 18,3 | 22,9 |
| 2600 €/kWp | 9,0 | 9,8 | 10,8 | 12,0 | 13,5 | 15,5 | 18,1 | 21,7 | 27,1 |
| 3000 €/kWp | 10,4 | 11,4 | 12,5 | 13,9 | 15,6 | 17,9 | 20,8 | 25,0 | 31,3 |
| 3400 €/kWp | 11,8 | 12,9 | 14,2 | 15,7 | 17,7 | 20,2 | 23,6 | 28,3 | 35,4 |
| 3800 €/kWp | 13,2 | 14,4 | 15,8 | 17,6 | 19,8 | 22,6 | 26,4 | 31,7 | 39,6 |
| 4200 €/kWp | 14,6 | 15,9 | 17,5 | 19,4 | 21,9 | 25,0 | 29,2 | 35,0 | 43,8 |
| 4600 €/kWp | 16,0 | 17,4 | 19,2 | 21,3 | 24,0 | 27,4 | 31,9 | 38,3 | 47,9 |
| 5000 €/kWp | 17,4 | 18,9 | 20,8 | 23,1 | 26,0 | 29,8 | 34,7 | 41,7 | 52,1 |
Mittlerweile sind die 10-jährigen KfW Kredite auf 4,79 Prozent (effektiv)[7] angestiegen. Bei 5.000 €/kWp wird Solarstrom pro Prozentpunkt um 5 Cent/kWh teurer. Durch das nötige starke Wachstum und die damit verbundenen Investitionen in Milliardenhöhe werden auch alternative Energien immer teurer werden, bis das Wachstum nachlässt und sich die Preise wieder entspannen können. Dieser Effekt betrifft natürlich nicht nur die Fotovoltaik, sondern auch alle anderen regenerativen und fossilen Energieträger. Es muss deshalb rechtzeitig gehandelt werden, damit es erst gar nicht dazu kommt bzw. der Effekt gemildert ausfällt.
| 20 Jahre, 12 Prozent | 2400 kWh | 2200 kWh | 2000 kWh | 1800 kWh | 1600 kWh | 1400 kWh | 1200 kWh | 1000 kWh | 800 kWh |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 200 €/kWp | 1,5 | 1,6 | 1,8 | 2,0 | 2,3 | 2,6 | 3,0 | 3,6 | 4,5 |
| 600 €/kWp | 4,5 | 4,9 | 5,4 | 6,0 | 6,8 | 7,7 | 9,0 | 10,8 | 13,5 |
| 1000 €/kWp | 7,5 | 8,2 | 9,0 | 10,0 | 11,3 | 12,9 | 15,0 | 18,0 | 22,5 |
| 1400 €/kWp | 10,5 | 11,5 | 12,6 | 14,0 | 15,8 | 18,0 | 21,0 | 25,2 | 31,5 |
| 1800 €/kWp | 13,5 | 14,7 | 16,2 | 18,0 | 20,3 | 23,1 | 27,0 | 32,4 | 40,5 |
| 2200 €/kWp | 16,5 | 18,0 | 19,8 | 22,0 | 24,8 | 28,3 | 33,0 | 39,6 | 49,5 |
| 2600 €/kWp | 19,5 | 21,3 | 23,4 | 26,0 | 29,3 | 33,4 | 39,0 | 46,8 | 58,5 |
| 3000 €/kWp | 22,5 | 24,5 | 27,0 | 30,0 | 33,8 | 38,6 | 45,0 | 54,0 | 67,5 |
| 3400 €/kWp | 25,5 | 27,8 | 30,6 | 34,0 | 38,3 | 43,7 | 51,0 | 61,2 | 76,5 |
| 3800 €/kWp | 28,5 | 31,1 | 34,2 | 38,0 | 42,8 | 48,9 | 57,0 | 68,4 | 85,5 |
| 4200 €/kWp | 31,5 | 34,4 | 37,8 | 42,0 | 47,3 | 54,0 | 63,0 | 75,6 | 94,5 |
| 4600 €/kWp | 34,5 | 37,6 | 41,4 | 46,0 | 51,8 | 59,1 | 69,0 | 82,8 | 103,5 |
| 5000 €/kWp | 37,5 | 40,9 | 45,0 | 50,0 | 56,3 | 64,3 | 75,0 | 90,0 | 112,5 |
Diese Kosten bei Großanlagen liegen gegenwärtig etwa 5 mal höher als die Kosten für konventionelle Erzeugung. Gemessen an den Haushaltsstrompreisen (ca. 20 ct/kWh; 18 ct/kWh + 2 ct/kWh Grundgebühr) und Solarkleinanlagen ergeben sich 2,5-fach höhere Kosten.
In Italien ist Solarstrom erstmalig seit dem Jahr 2006 auch ohne Fördermittel günstiger als Strom aus der Steckdose und damit wirtschaftlich geworden. Die Kilowattstunde Haushaltsstrom kostet dort ohne Grundgebühr durch die überraschend stark gestiegenen Rohstoffpreise 21,08 Cent/kWh. Mit durchschnittlich 1.600 kWh (Sizilien sogar 1.800 kWh) Solarstrahlung pro Jahr, 4 Prozent Kapitalrendite und 25 Jahren Abschreibung kostet Solarstrom bei 4.600 €/kWp nur noch 20,91 Cent/kWh. Bei Großanlagen mit 3.900 € pro installiertem kWp sinken die Kosten sogar auf 17,75 Cent/kWh und ist somit über 15 Prozent günstiger. Bei weiter sinkenden Preisen für Solarzellen von jährlich 8 Prozent und steigenden Kosten für Haushaltsstrom von 5 Prozent klafft diese Lücke weiter auf, wodurch der Solarmarkt sehr viel schneller als bisher erwartet wachsen könnte. Um in Italien einen 19%igen Solarstromanteil zu erreichen, müssten 34 000 MWp Leistung installiert werden, die 0,09 Prozent der Landesfläche beanspruchen würden. 9 Prozent der Fläche Siziliens könnten 25 Prozent des Strombedarfs der gesamten EU (ca. 2.100 TWh/Jahr) decken.
[Bearbeiten] Aktuelle Situation der Preisentwicklung
Die reinen Herstellungskosten der Module sind in den letzten Jahren (bis 2006) stark gesunken. Das EEG hat somit wie geplant bewirkt, dass dank Massenproduktion, Produktivitätssteigerungen und technischem Fortschritt die Kosten gesenkt werden konnten.[8] Die weltweit andauernd hohe Nachfrage nach Solarmodulen und die begrenzten Produktionskapazitäten verhindern allerdings, dass der Gleichgewichtspreis für Solarmodule extrem absinken kann, da die Nachfrage sofort anziehen würde. Die Preise für Solarmodule sind in den Jahren 2004 und 2005 um durchschnittlich rund zehn Prozent gestiegen, seit Anfang 2006 stagnieren sie, seit Anfang 2007 sinken sie. Die Preise für Solarmodule lagen Anfang 2006 höher als 1999, dem Jahr vor der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes[9]. Allerdings gilt dies für Kleinanlagen im unteren kWp-Bereich. Die Investitionskosten für große Freiflächen- und Dachanlagen im MWp-Segment sind so niedrig wie nie.
Mittlerweile (August 2006) gibt es weltweit 35 Länder (u.a. Deutschland, Japan, Frankreich, Spanien, Kalifornien(USA), Südkorea, Italien, Griechenland und China) mit Einspeisevergütungen. Allerdings unterscheiden sich viele davon in einem wesentlichen Detail deutlich von den deutschen Regelungen. So wird in vielen Ländern der maximale Zubau von Solarstromanlagen begrenzt. In Italien wird beispielsweise jährlich ein Zubau von maximal 50 MWp Solarstromanlagen gefördert, in Spanien bis zum Jahr 2010 durchschnittlich jährlich rund 50 bis 80 MWp. In Deutschland hingegen gibt es keine Höchstgrenze („cap“) für den geförderten Zubau, wodurch im Jahr 2006 voraussichtlich rund 700 MWp zugebaut werden.
Anders als in Deutschland ist Solarstom in Spanien (1800 kWh/m²/a, 14,33 ct/kWh ohne Installationskosten) mittlerweile gegenüber Gaskraftwerken zur Deckung der Spitzenlast wirtschaftlich geworden. Bremsender Faktor sind nach wie vor fehlende Investitionen in Solarsilizium produzierende Anlagen. Die Siliziumpreise am Spotmarkt stiegen von ursprünglich 15 $/kg (Chipsilizium mit 1000x höherer Reinheit) auf über 100 $/kg. Für die Produktion von 1 kWp sind ca. 7-10 kg Silizium notwendig. Die Herstellungskosten für Solarmodule (Netto) bewegen sich derzeit zwischen 1,7 und 2,3 €/Wp (6,6 - 9,1 ct/kWh bei 1800 kWh/m²/a (Spanien)). Im Großhandel kostet 1 Wp (Februar 2007) 3,10 € Netto. Die Gewinne werden größtenteils in starkes Wachstum reinvestiert. Einige Firmen schütten einen kleinen Teil davon als Dividende aus. Mittlerweile sind zahlreiche Investmentfonds an Solarunternehmen beteiligt, da jahrzehntelang zweistellige Wachstumsraten erwartet werden. Weltweit werden 2006 erst 0,06 Prozent des Strombedarfs bzw. 0,01 Prozent des Primärenergiebedarfs mit Fotovoltaik gedeckt. Somit errechnet sich bei einer jährlichen Wachstumsrate von 20 Prozent ein Solarstromanteil von 0,77 Prozent beim elektrischen Strom bzw. 0,13 Prozent bei der Primärenergie im Jahre 2020.
Da die Herstellungskosten um 20 Prozent pro Verdopplung der produzierten Menge sinken (Massenproduktionsgesetz) errechnet sich bei einer 1%igen Versorgung, einem 25%igen jährlichen Wachstum der Branche und einer Sonneneinstrahlung von 1300 kWh/(m² · a) (weltweiter Durchschnitt 1500 kWh/(m² · a)) ein an den Herstellungskosten gemessener Preis von 2,0 Cent/kWh (660 €/kWp im Jahre 2018) am Strombedarf bzw. 1,1 Cent/kWh (370 €/kWp im Jahre 2026) am Primärenergiebedarf. Dabei ist allerdings noch nicht berücksichtigt, dass der weltweite Bedarf steigt und sich bis 2050 der Primärenergiebedarf und Strombedarf verdreifachen könnte. Auch sei hier betont: wenn die Herstellungskosten sinken, sinken nicht gleichzeitig die Preise der Anlagen. In den vergangenen Jahren war es vielmehr oft der Fall, dass die Hersteller ihre Kosten gesenkt haben, ihre Preise aber gleichzeitig erhöhten.
Aufgrund der Vergütungssenkung im EEG rechnen sich neue Solarstromanlagen nur an guten Standorten. Wenn die Anlage mit zinsgünstigen Krediten zum Beispiel aus dem Programm „Solarstrom erzeugen“ der KfW-Bankengruppe finanziert wird, muss je nach Standort sorgfältig kalkuliert werden. Vor allem sollte das Solarkraftwerk als Unternehmen betrieben werden. Das ist unkompliziert und bietet unter anderem die Möglichkeit, sich die Mehrwertsteuer erstatten zu lassen. [10]
[Bearbeiten] Einspeisevergütung
Die Vergütung des Solarstroms in Deutschland ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt und liegt derzeit (Inbetriebnahme 2007) bei 37,96 bis 49,21 ct/kWh und ist für Personen, welche ihre Anlage im Jahr 2007 installieren bis 2027 garantiert. Ab 2008 verringert sich die jährliche Einspeisevergütung auf 35,49 bis 46,75 ct/kWh, bleibt dann aber auch für 20 Jahre konstant.
[Bearbeiten] Installationen, Exportraten und weltweit führende Hersteller
2005 wurden in Deutschland gemäß einer umfangreichen Untersuchung der Zeitschrift Photon Solaranlagen mit einer Gesamtleistung von 863 MWp installiert. Damit wurden – bedingt durch die Förderung über die Einspeisevergütung (siehe oben) – nirgends in der Welt so viele Solarstromanlagen ans Netz genommen wie in Deutschland. Erhebungen der Zeitschrift Photon zufolge wurden knapp die Hälfte aller weltweit produzierten Solarzellen im vergangenen Jahr auf deutschen Dächern und Freiflächen installiert.
Während in Deutschland im Jahr 2005 die größte Zahl von Solarstromanlagen installiert wurden, haben die japanischen Hersteller von Solarzellen ihre weltweite Führungsposition bei der Produktion verteidigt. Wie aus einer internationalen Markterhebung der Zeitschrift Photon International hervorgeht, wurden im vergangenen Jahr 45 Prozent aller Solarzellen von japanischen Unternehmen produziert, 19 Prozent von deutschen.
Im Jahr 2005 wurden weltweit Solarzellen mit einer maximalen Leistung von 1.818 Megawatt (MW) hergestellt. Davon stammten 824 MW aus Japan, deutsche Hersteller kamen mit 332 MW auf Platz zwei. Die nächstplatzierten sind die amerikanischen Hersteller mit 156 MW sowie die chinesischen mit 150 MW. Chefredakteur Michael Schmela von PHOTON International: „Chinesische Hersteller von Solarzellen haben ihre Produktion 2005 verdreifacht. 60 Prozent aller weltweit nachgefragten Solarzellen kommen mittlerweile aus Asien.“ Im Vergleich zum Vorjahr stieg die weltweite Zellproduktion 2005 um 45 Prozent.
Der weltweit größte Hersteller ist seit dem Jahr 2000 unangefochten Sharp. Das japanische Unternehmen produzierte im Jahr 2005 mit 428 MW mehr als alle deutschen Hersteller zusammen. Der deutsche Hersteller Q-Cells konnte sich mit 166 MW auf Platz zwei vorschieben (2004: 76 MW). Die nächstplatzierten deutschen Unternehmen sind Schott Solar auf Platz sechs (95 MW) und die Deutsche Cell (38 MW auf Platz zwölf).
Wie das englischsprachige Magazin Photon International im März 2005 berichtete, wiesen die großen deutschen Hersteller von Solarmodulen 2005 Exportraten von zwei bis sechs Prozent auf. Demgegenüber exportierte der Weltmarktführer Sharp 52 Prozent seiner Produktion, chinesische Hersteller bringen es auf Exportraten von 80 bis 100 Prozent.
Die Autoren der Marktübersicht gehen davon aus, dass das für 2006 prognostizierte Wachstum der internationalen Solarbranche wieder durch die Siliziumknappheit begrenzt sein wird. Rund 93 Prozent aller 2005 weltweit produzierten Solarzellen wurden aus kristallinem Silizium gefertigt.
[Bearbeiten] Siehe auch
- Solarstrom, Grätzel-Zelle, Füllfaktor (Solarzelle), Dember-Effekt
- Solarbatterie, Solarfahrzeug, Solarflugzeug, Solarluftschiff, Solarleuchte,
- Erneuerbare Energie, Zukunftstechnologie, SolarWorld AG,
- Erneuerbare-Energien-Gesetz
- Thermische Solaranlage
[Bearbeiten] Einzelnachweise
- ↑ Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE, 2006
- ↑ eBay Suche: Photovoltaik
- ↑ Externe Kosten der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien im Vergleich zur Stromerzeugung aus fossilen Energieträgern
- ↑ Atlas "Geografie der erneuerbaren Energien"
- ↑ Atlas "Geografie der erneuerbaren Energien"
- ↑ Solarmodule in Japan teils nur halb so teuer wie in Deutschland
- ↑ KfW Förderbank Konditionenübersicht "Solarstrom erzeugen"
- ↑ Photon 3/2006, Seite 54
- ↑ Zeitschrift Photon 3/2006, Seite 52)
- ↑ Photon 4/2006, Seite 121
[Bearbeiten] Literatur
- Sylvio Dietrich: PVProfit 2.0 - Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 3. komplett überarbeitete Auflage 2006, ISBN 3-933634-23-7, mit Berechnungsprogramm auf CD-ROM
- Ingo B. Hagemann: Gebäudeintegrierte Photovoltaik. Architektonische Integration der Photovoltaik in die Gebäudehülle. Rudolf Müller Verlag, Köln. 1. Auflage 2002, ISBN 3-481-01776-6, http://www.baufachmedien.de/photovoltaik
- Andreas Wagner: Photovoltaik Engineering - Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung. Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg, 2. überarbeitete Auflage 2006, ISBN 3-540-30732-X
- Falk Antony, Christian Dürschner, Karl-Heinz Remmers: Photovoltaik für Profis - Verkauf, Planung und Montage von Solarstromsystemen. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 1. Auflage 2005, ISBN 3-933634-22-9
- Leitfaden Photovoltaische Anlagen, Ralf Haselhuhn und Claudia Hemmerle, Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., 2005, ISBN 3-9805738-3-4
- Ralf Haselhuhn: Photovoltaik - Gebäude liefern Strom. Ein BINE-Informationspaket, Solarpraxis Verlag, Berlin, 5. überarbeitete Auflage 2005, ISBN 3-8249-0854-9
- Thomas Seltmann: Photovoltaik: Strom ohne Ende. Solarpraxis Verlag, Berlin, 2. überarbeitete Auflage 2005, ISBN 3-934595-40-5
- Björn Hemmann et al.: Bürger-Solarstrom-Anlagen - Konzept, Verträge, Handbuch. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 2. überarbeitete Auflage 2005, ISBN 3-933634-15-6
- Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Joachim Knobloch: Sonnenenergie: Photovoltaik - Physik und Technologie der Solarzelle. Teubner-Verlag, Stuttgart, 2. überarbeitete Auflage 1997, ISBN 3-519-13214-1
- Hans-Günther Wagemann, Heinz Eschrich: Grundlagen der photovoltaischen Energiewandlung - Solarstrahlung, Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1. Auflage 1994, ISBN 3-519-03218-X
[Bearbeiten] Weblinks
 |
Commons: Fotovoltaik – Bilder, Videos und/oder Audiodateien |
Organisationen
- Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., München/Berlin
- Bundesverband Solarwirtschaft e.V., Berlin (entstanden aus Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft e.V. und Bundesverband Solarindustrie e.V.)
- Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V., Aachen
- Solarenergie Informations- und Demonstrationszentrum solid gGmbH, Fürth
- Bundesverband Solare Mobilität - Mit Sonnenkraft Auto fahren, Boot fahren, Roller und Fahrrad fahren
Zeitschriften
- Photon - Das Solarstrommagazin (auflagenstärkste deutsche Solarstromzeitschrift)
- Photon International - The Photovoltaic Magazine (international phtovoltaic magazine)
- Sonnenenergie - das Fachmagazin für Erneuerbare Energien und Energieeffizienz (Deutschlands älteste Solarzeitschrift)
- Sonne Wind & Wärme (unabhängiges und kompetentes Magazin für alle Regenerativen Energien)
- Sun Wind & Energy (international magazine in the field of renewable energies)
Sonstiges
- Grundlegende Informationen zum Thema Solarstrom
- Seite zum Thema Fotovoltaik, regenerative Energien
- Interaktiver Förderberater von BSW und KfW-Bankengruppe
- Nachrichten-Online-Magazin zum Thema Fotovoltaik, regenerative Energien Solar-Rechner
- Fotovoltaik-Anlagen auf dem Kirchendach
- BMU - Beitrag der erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung in D (1990–2005)
- Statistiken zu Stromerträgen von Fotovoltaikanlagen (bundesweite Ertragsdatenerfassung)
- Berechnungstool für PV-Inselanlagen
- Renditeberechnung einer Fotovoltaikanlage
- www.solarbuzz.com (weltweite News und Preise, englisch)
- Schadenpotenziale aus Sicht der Fotovoltaikversicherer
- „Gefahren an der Einsatzstelle durch Photovoltaikanlagen“ Unterrichtspaket (4MB zip-Download) für Feuerwehren
- Europäische Fotovoltaik-Konferenz und -Messe (jährlich stattfindender wichtigster Fotovoltaik-Event)
- Intersolar Größte Fachmesse für Solartechnik in Europa
- Rentabilitätsrechnung für Solarenergie in Österreich Eine Investitionsrechnung in 3 Szenarien
- Fotovoltaikversicherung Allgemeines zur Versicherung von Fotovoltaikanlagen
- Stiftung Warentest: Photovoltaik – Geld verdienen mit eigenem Strom. Online-Test, 12.05.2006.
Forschungseinrichtungen
- Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
- Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET
- Hahn-Meitner-Institut Berlin, Bereich Solarenergieforschung HMI
- USA - National Center for Photovoltaics (englisch)
- Fotovoltaiklabor der HTI in Burgdorf, Schweiz
- Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung ZSW
- Institut für Solarenergieforschung in Hameln/Emmerthal (ISFH)
- Forschungs- und Prüfzentrum Arsenal Ges.m.b.H. (arsenal research)
