Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland [Zusammenfassung]

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme in Freiburg ist das größte Solarforschungsinstitut Europas. Das Team von etwa 1400 engagierten Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern arbeitet daran, ein nachhaltiges, wirtschaftliches, sicheres und sozial gerechtes Energiesystem zu schaffen, das auf erneuerbaren Energien basiert.

Wieviel Photovoltaik wird für die Energiewende benötigt?

Um die Energiewende erfolgreich umzusetzen, ist ein massiver Ausbau der Photovoltaik (PV) erforderlich. Laut dem EEG 2023 sollen bis 2030 215 Gigawattpeak (GWP) und bis 2040 400 GWP an PV-Nennleistung erreicht werden, wobei der jährliche Netto-Zubau schnell auf 22 GWP pro Jahr ansteigen soll. Dieser Ausbau ist entscheidend, um den Energiebedarf aus erneuerbaren Energien zu decken und die Klimaneutralität im Energiewirtschaftssektor zu erreichen.

Liefert PV relevante Beiträge zur Stromversorgung?

Im Jahr 2022 trug die Photovoltaik (PV) in Deutschland mit einer Stromerzeugung von 60,8 Terawattstunden (TWh) dazu bei, 11 % des Bruttostromverbrauchs zu decken, während alle erneuerbaren Energien zusammen 46 % ausmachten. Bei einem prognostizierten Bruttostromverbrauch von 658 TWh im Jahr 2030 wird der geplante PV-Ausbau auf 215 Gigawattpeak (GWP) voraussichtlich zu einem Anteil von etwa 30 % Solarstrom am Gesamtstromverbrauch führen, während die erneuerbaren Energien insgesamt auf 80 % steigen sollen.

Ist PV-Strom zu teuer?

Die Stromgestehungskosten von Photovoltaik (PV) haben sich im Vergleich zu früher deutlich reduziert und gehören zu den kostengünstigsten Stromerzeugungsoptionen, insbesondere bei großen PV-Kraftwerken. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Kosten für Brennstoffe wie Atomstrom, Kohlestrom und Gasstrom nicht die vollen Umweltkosten und Risiken berücksichtigen, einschließlich der Rückholung von CO2 und der Folgekosten der Klimakrise. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wurde eingeführt, um PV-Anlagen wirtschaftlich attraktiv zu machen und die Stromgestehungskosten aus erneuerbaren Energien weiter zu reduzieren.

Exportieren wir massiv PV-Strom ins europäische Ausland?

Die Monatswerte von 2021 auf Energy Charts (www.energy-charts.de) zeigen einen deutlich erhöhten Exportüberschuss im Winter, insbesondere in Monaten mit geringer Photovoltaik-Stromproduktion wie Dezember und Januar.

Können kleine PV-Anlagen attraktive Renditen bringen?

Kleine Photovoltaik-Anlagen können Erträge sowohl durch die EEG-Vergütung für die Einspeisung in das Stromnetz als auch durch die Reduzierung des Strombezugs durch Eigenverbrauch erzielen. Die Attraktivität von PV-Anlagen wird durch die gesunkenen Modulpreise, gestiegene Strombezugskosten und erhöhte Vergütungen für Volleinspeiser gesteigert. Die Rentabilität des Eigenverbrauchs hängt von der Differenz zwischen den Strombezugskosten und den Stromgestehungskosten der PV-Anlage ab und kann durch Energiespeicher und Transformationslösungen weiter gesteigert werden, wobei die Rendite während der EEG-Vergütungsdauer nicht ohne Risiko ist.

Erzeugt die PV-Branche nur Arbeitsplätze in Asien?

Nein, während Deutschland in den Zehnerjahren viele Arbeitsplätze in der PV-Branche verloren hat, zeigt der PV-Wertschöpfungszyklus auf Basis der Silicium-Wafertechnologie verschiedene Stufen, die von der Produktion von Polysilicium bis zur Modulherstellung reichen. Dieser Zyklus umfasst auch Material- und Komponentenhersteller sowie Akteure im Bereich Maschinenbau, Installation und Kraftwerksbetrieb und -wartung, die alle zur PV-Wertschöpfungskette beitragen und in Deutschland ansässig sind.

Überlastet PV-Strom unser Energiesystem?

Die meisten Solarstromanlagen in Deutschland sind an das Niederspannungsnetz angeschlossen, und ihre Verteilung variiert je nach Region. Während viele dezentrale Anlagen nur geringe Anforderungen an den Netzausbau stellen, können größere PV-Kraftwerke oder Ansammlungen von Anlagen in dünn besiedelten Gebieten gelegentlich Verstärkungen des Netzes erfordern. Eine gleichmäßige Verteilung der PV-Installationen über die Netzabschnitte kann den Netzausbaubedarf reduzieren, und der PV-Ausbau sollte geografisch besser auf den Verbrauch abgestimmt werden.

Derzeit sind Netzengpässe selten aufgrund von Photovoltaik, wobei die Abregelung von EE-Strommengen hauptsächlich den Windstrom betrifft. Die Kombination von Sonnen- und Windstrom ergänzt sich gut und stabilisiert die Stromerzeugung.

Die Solarstromproduktion ist planbar und dank zuverlässiger Leistungsprognosen sowie regionaler und nationaler Planung sehr vorhersehbar. Die Spitzenproduktion ist jedoch in der Regel deutlich geringer als die installierte PV-Leistung aufgrund technischer Verluste und Wetterbedingungen.
PV-Stromkonflikte mit trägen fossilen und nuklearen Kraftwerken nehmen zu, da PV-Strom gut zum Lastprofil passt, während trägere Kraftwerke Schwierigkeiten haben, den schwankenden Energiemix auszugleichen. Dies kann kurzzeitig zu Überproduktion und niedrigen oder negativen Strompreisen führen.

Die Versorgungssicherheit wurde parallel zum Ausbau der Photovoltaik verbessert, und der PV-Ausbau muss nicht auf die Einführung von Speichertechnologien warten. Investitionen in Speicher lohnen sich, wenn es häufige und große Preisdifferenzen beim Strombezug gibt, und der weitere Ausbau von PV und Windkraft wird voraussichtlich die Strompreise senken, was die Einführung von Speicherlösungen attraktiver macht.

Gibt es in Deutschland genügend Flächen für PV?

Ja, die Integration von Photovoltaik (PV) in Deutschland verläuft weitgehend ohne Konflikte mit der Landwirtschaft oder dem Naturschutz und ermöglicht eine doppelte Flächennutzung. Verschiedene Anwendungen, von Agri-Photovoltaik bis zur Integration in Gebäude und Verkehrswege, bieten erhebliches Potenzial für den PV-Ausbau und können dazu beitragen, die Energiewende effektiv voranzutreiben.

Ist PV-Strom ein Privileg von Eigenheimbesitzern?

Nein, es gibt verschiedene Betreibermodelle für Photovoltaikanlagen auf Mehrfamilienhäusern, die von Wohnungseigentümergemeinschaften, Einzeleigentümern oder Baugesellschaften realisiert werden können. Für Mieter stehen Stecker-Solargeräte zur Verfügung, die an Balkonen, Wänden oder Terrassen betrieben werden können, um den Eigenverbrauch von Solarstrom zu fördern. Bürgerenergiegenossenschaften bieten zudem die Möglichkeit zur Beteiligung am Bau von PV-Kraftwerken, und Stromkunden können Versorger mit eigenen PV-Anlagen auswählen, um grünen Strom zu beziehen.

Zerstören PV-Anlagen ökologisch wertvolle Flächen?

Die Installation von Photovoltaikanlagen auf Flächen, die zuvor intensiv landwirtschaftlich genutzt wurden, fördert die Renaturierung und die Biodiversität. Diese Flächen erlauben weniger anspruchsvollen Pflanzen eine Chance, und die Einzäunung der PV-Anlagen schützt die Fläche und begünstigt Bodenbrüter. Zusätzliche Verbesserungen können durch Anpassungen an den PV-Anlagen vorgenommen werden, um sogenannte Solar-Biotope zu schaffen. Dies kann auf bereits genutzten Moorflächen besonders positive ökologische Auswirkungen haben und den CO2-Ausstoß reduzieren. Je nach Belegungsdichte und Flächenumfang ergeben sich erhebliche technische Potenziale für solche PV-Anlagen auf Moorböden.

Arbeiten PV-Anlagen in Deutschland effizient?

Der effektive Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen liegt typischerweise zwischen 17 und 19 Prozent in Bezug auf die eingestrahlte Sonnenenergie. Dies beeinflusst die Stromgestehungskosten, den Flächenbedarf, den Ressourceneinsatz und die CO2-Einsparung. Im Betrieb erreichen PV-Anlagen in Deutschland normalerweise eine Performance Ratio von 80 bis 90 Prozent im Jahresmittel, was alle Verluste und Bedingungen berücksichtigt, die den Wirkungsgrad beeinflussen.

Im Vergleich zu anderen Energiequellen wie Energiepflanzen oder fossilen Brennstoffen erreicht die Photovoltaik einen wesentlich höheren Wirkungsgrad in Bezug auf die eingestrahlte Energie und die Flächennutzung. Zum Beispiel kann eine PV-Anlage auf einem Hektar Fläche ein Elektroauto etwa 190 Mal weiterfahren lassen als der Anbau von Raps für Biodiesel auf derselben Fläche.

Sind PV-Anlage nur auf optimal ausgerichteten Dächern wirtschaftlich?

Die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Ausrichtung der Dach- oder Fassadenfläche. Ein Westdach mit einer Neigung von 40 Grad bringt etwa 24 Prozent weniger Stromertrag im Vergleich zu einem optimal ausgerichteten Süddach. Trotzdem kann sich eine PV-Anlage auf einem Westdach in Verbindung mit Eigenverbrauch bei hohen Strombezugspreisen lohnen. Die Entscheidung, ob zusätzlich zu einem Süddach ein Westdach belegt werden sollte, sollte anhand der Grenzkostenbetrachtung getroffen werden, wobei zusätzliche PV-Module vergleichsweise geringe Installationskosten verursachen und das Eigenverbrauchspotenzial steigern können.

Degradieren PV-Module?

Photovoltaik-Module altern normalerweise sehr langsam, und es kann eine Herausforderung sein, Leistungsverluste überhaupt nachzuweisen. Eine Studie des Fraunhofer ISE an 44 größeren, qualitätsgeprüften Aufdach-Anlagen in Deutschland ergab eine durchschnittliche jährliche Degradation der Nennleistung von etwa 0,15 Prozent. Hersteller gewähren üblicherweise Garantien für einen maximalen Leistungsverlust von 10 bis 15 Prozent über 25 bis 30 Jahre Betrieb, wobei diese Werte keine Ausfälle aufgrund von Produktionsmängeln berücksichtigen.

Verschmutzen PV-Module?

In vielen Fällen führen Ablagerungen wie Laub, Vogelkot und Staub auf Photovoltaik-Modulen zu überschaubaren Ertragseinbußen, aber intensive Verschmutzung und lange, regenarme Perioden können die Ertragsverluste erhöhen, insbesondere bei flach geneigten Modulen, und die Notwendigkeit einer Reinigung erfordert eine Einzelfallbewertung aufgrund vieler Einflussfaktoren.

Arbeiten PV-Anlagen selten unter Volllast?

Die Volllaststunden von PV-Anlagen in Deutschland variieren je nach Standort, Ausrichtung und Neigung der Module, wobei die Übertragungsnetzbetreiber im Jahr 2021 etwa 987 Volllaststunden für PV-Freiflächen-Anlagen und 922 Volllaststunden für Dachanlagen prognostizieren; technische Verbesserungen wie Nachführsysteme, bifaziale PV-Technologie und geringere Verluste durch Verschattung, Temperatur und Schneeabdeckung können die Zahl der Volllaststunden erhöhen, wohingegen die Größe eines PV-Kraftwerks keinen direkten Einfluss auf diese Zahl hat.

Liefert PV relevante Beiträge zum Klimaschutz?

Die globale Erwärmung ist zweifelsfrei erwiesen, mit einem Anstieg der mittleren globalen Temperatur um 1,1 °C im Vergleich zum präindustriellen Zeitalter und einer überwiegenden wissenschaftlichen Überzeugung, dass anthropogene Emissionen von Treibhausgasen diesen Anstieg verursachen.

Die atmosphärische CO2-Konzentration hat im Mai 2013 erstmals seit mindestens 800.000 Jahren den Wert von 400 ppm erreicht, was zu einem schnellen globalen Temperaturanstieg führt und das globale Klimasystem gefährdet.

PV-Anlagen haben einen relevanten Beitrag zur Senkung des CO2-Ausstoßes geleistet, wobei der CO2-Äquivalente Emissionsfaktor für den deutschen Strommix von 860 g CO2-Äq/kWh im Jahr 1990 auf ca. 485 g CO2-Äq/kWh im Jahr 2021 gefallen ist, und sie haben im Jahr 2020 in Deutschland netto 34,9 Mio. Tonnen Treibhausgasemissionen vermieden.

Die Produktion von PV-Modulen benötigt weniger Energie, als sie während ihres Lebenszyklus liefern können, mit einer Energierücklaufzeit von 1,6 bis 2,1 Jahren und Erntefaktoren von 11 bis 18 für PV-Kraftwerke in Deutschland.

Bei der Produktion von Dünnschicht-PV-Modulen und Flachbildschirmen kann Stickstofftrifluorid (NF3) als klimaschädliches Gas freigesetzt werden, das über 17.000-mal klimaschädlicher als Kohlendioxid ist.

Heizen PV-Module ihre Umgebung verstärkt auf?

Lokal hängt der Einfluss von PV-Modulen auf das Stadtklima davon ab, ob sie mehr Solarstrahlung absorbieren und in Wärme umwandeln als andere Oberflächen oder nicht. Global gesehen ist jedoch der langfristige Kühleffekt aufgrund der vermiedenen Treibhausgasemissionen in der Stromproduktion entscheidend, da PV-Strom fossile Energieträger ersetzt und die CO2-Emissionen reduziert.

Können PV-Module blenden?

Die Blendung durch das Deckglas von PV-Modulen kann auftreten, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab und führt in der Regel nicht zu messbaren Beeinträchtigungen des Sehvermögens, sondern eher zu einer psychologischen Störempfindung, weshalb spezielle Module mit texturiertem Deckglas in sensiblen Bereichen verwendet werden können.

Geben PV-Module gesundheitsschädliche Strahlung ab?

Im Zusammenhang mit PV-Anlagen sind keine Gesundheitsschäden durch statische elektrische, statische magnetische oder elektromagnetische Felder bekannt, vorausgesetzt, zugelassene Komponenten werden fachgerecht montiert und Sicherheitsvorschriften eingehalten.

Ersetzen PV-Anlagen fossile und nukleare Kraftwerke?

Nein, zumindest nicht in den nächsten Jahren, da PV- und Windstrom den Verbrauch an fossilen Brennstoffen und den CO2-Ausstoß zwar reduzieren, jedoch keine Leistungskapazitäten ersetzen können, und es Herausforderungen bei der Versorgung an windstillen und trüben Wintertagen gibt, während sie auch mit trägen konventionellen Kraftwerken kollidieren.

Können wir einen wesentlichen Teil unseres Energiebedarfs durch PV-Strom decken?

Ja, in dem Maße, wie wir unser Energiesystem und die energiewirtschaftlichen Strukturen
an die Anforderungen der Energiewende anpassen. Hinweis – diese Frage beantwortet der Autor der Publikation sehr ausführlich, also gerne nochmal dort nachlesen.

Brauchen wir eine PV-Produktion in Deutschland?

Die Energiewende in Deutschland ermöglicht die Reduzierung der wirtschaftlichen und politischen Abhängigkeit von teuren Öl- und Gasimporten, indem sie auf eine umfassende Photovoltaik-Infrastruktur setzt, die langfristige Versorgungssicherheit und hohe Umwelt- und Qualitätsstandards bietet.

Braucht es ein Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)?

Die Energiewende-Gesetzgebung muss den Fokus auf eine effektivere Bepreisung von CO2-Emissionen über alle Sektoren hinweg legen, um langfristige Investitionen in die Energiewende zu fördern und den Marktwert von Solarstrom zu sichern, während gleichzeitig Anreize für dezentrale PV-Stromerzeugung geschaffen und Transformationsanreize für die Elektrifizierung des Wärme- und Verkehrssektors bereitgestellt werden sollten, einschließlich gezielter Fördermaßnahmen für innovative Technologien wie integrierte PV-Anlagen.

Enthalten PV-Module giftige Substanzen?

Häufig ja, deshalb gehören PV-Module nicht in den Restmüll.

Sind Rohstoffe zur Produktion von PV-Modulen ausreichend verfügbar?

Waferbasierte Photovoltaik-Module bestehen hauptsächlich aus nicht knappen Rohstoffen wie Glas, Aluminium, Polymere und Silizium, wobei der kritischste Rohstoff, Silber, in der Solarzellenherstellung zunehmend durch Kupfer ersetzt werden kann, während bei Dünnschicht-Modulen, die einen kleinen Marktanteil ausmachen, die langfristige Verfügbarkeit von Tellur und Indium für CdTe-Module umstritten ist.

Erhöhen PV-Anlagen das Brandrisiko?

Photovoltaikanlagen können bei bestimmten Defekten in stromleitenden Komponenten Lichtbögen erzeugen, die in der Nähe von brennbarem Material wie Dachpappe oder Holz zu Bränden führen können, daher müssen PV-Anlagen sorgfältig installiert werden und es wird empfohlen, unabhängige Sicherheitsprüfungen durchzuführen; Feuerwehrleute sind bei der Brandbekämpfung in der Regel vor Stromschlägen geschützt, aber das größte Risiko entsteht, wenn sie mit spannungsführenden Kabeln der PV-Anlage in Kontakt kommen, und die Brandgase, die bei einem PV-Modulbrand entstehen, hängen von den Materialien in den Modulen ab und können giftige Immissionen erzeugen, obwohl das Gefahrenpotenzial in erster Linie von anderen Brandgasen bestimmt wird.

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