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Photovoltaik in der Energiewende

Energiewende durch Photovoltaik und die Sonne zuhause als Batteriespeichersysteme

Nach dem Reaktorunfall von Fukushima fasste die Bundesregierung 2011 den Beschluss, bis 2022 gänzlich aus der Atomenergie auszusteigen. Weiterhin wurde festgelegt, dass zukünftig die Energieerzeugung durch erneuerbare Energieträger (auch der Photovoltaik) den Hauptanteil der Energieversorgung in Deutschland übernehmen soll. Das Ziel der am 1. August 2014 in Kraft getretenen Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG): ein mindestens 80-prozentiger Anteil der Erneuerbaren an der gesamten Stromversorgung bis zum Jahr 2050.

Photovoltaik – Ein wesentlicher Faktor

Photovoltaik (PV) zählt wie Bioenergie, Geothermie, Wasserkraft und Windkraft (auf Land/auf See) zu den Quellen der erneuerbarer Energien (EE). Gerade in Deutschland mit seinen geologischen und meteorologischen Gegebenheiten ist diese Mischung unterschiedlicher Erzeugungsquellen sinnvoll, um Erzeugungslöcher in der Nacht, bei schlechtem Wetter oder bei Windflauten auszugleichen. Nach Ansicht der Bundesregierung sind Windenergie und Photovoltaik aber allein schon aus Kostengründen die derzeit wichtigsten erneuerbaren Energiequellen für den Strommarkt (PDF-Datei „Bilanz zur Energiewende 2015“). Im Erzeuger-Pool der Erneuerbaren ist die Photovoltaik daher ein wesentliches  Instrument: Sie bestimmt weder als allmächtiger Solist das Geschehen, noch geht sie als zweite Geige unter. Vielmehr zeichnet sie sich aus durch leichte Anwendbarkeit, einfache Bedienung, flexible Steuerung und hohe Wirtschaftlichkeit aus.

Photovoltaik-Stromanteil wächst

Der Anteil der erneuerbaren Energien am Primärenergieverbrauch lag 1990 gerade mal bei 1,3 Prozent (199 PJ / 14.905 PJ). 24 Jahre später wuchs dieser auf 11,3 Prozent (1.486 PJ / 13.132 PJ). Und obwohl auch 2015 eine Steigerung auf 12,6 Prozent (1.679 PJ / 13.335 PJ) erzielt wurde, sehen Experten – u.a. vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE – das Erreichen der Klimaschutzziele bis 2020 nicht so leicht zu bewerkstelligen wie die Bundesregierung (PDF-Datei „Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“, 25.12.2015).

Höherer Zuwachs vonnöten

Nach Schätzung der Fraunhofer-Fachleute deckte 2015 der photovoltaisch erzeugte Strom mit 38,5 TWh etwa 7,5 Prozent des Netto-Stromverbrauchs in Deutschland ab. Der Gesamtanteil der Erneuerbaren Energien (EE) habe bei 38 Prozent gelegen. Bezogen auf den Brutto-Stromverbrauch Deutschlands lägen die Anteile bei circa 6,4 Prozent für PV und ca. 32,5 Prozent für alle EE.  Zwar würden damit bereits maßgebliche Beiträge zur Stromversorgung geleistet, aber das Erreichen der jährlichen Zubauziele bis 2050 sehen die Fachleute jedoch als gefährdet an. Der Grund: Um den bundesdeutschen Energiebedarf überwiegend oder vollständig aus EE zu decken, würden neben einer Reihe weiterer Maßnahmen circa 200 GW installierte PV-Leistung benötigt. Im Gegensatz zur Bundesregierung, die 2014 einen PV-Zubau von jährlich 2,5 GW als Ziel festlegte, gehen die Fraunhofer-Experten bis 2050 daher von einem Zubau von 6 bis 7 GW pro Jahr aus, denn schließlich müssten bei einer angenommenen Nutzungsdauer von 30 Jahren auch Altanlagen ersetzt werden.

Photovoltaik eine wichtige Stütze der Stromversorgung

In der Gesamteinschätzung der PV sind sich hingegen alle Fachleute einig: PV liefert bereits heute nicht nur einen relevanten Beitrag der bundesdeutschen Stromversorgung, sondern stützt auch maßgeblich die Energiewende. Nach Ansicht des Fraunhofer ISE decke PV-Strom an sonnigen Werktagen zeitweise bis zu 35 Prozent, an Sonn- und Feiertagen sogar bis zu 50 Prozent des deutschen Stromverbrauchs ab. Verteilt auf 1,5 Millionen Anlagen waren Ende 2015 in Deutschland PV-Module mit einer Nennleistung von circa 40 GW installiert. Mit dieser Leistung übertreffe die PV daher alle anderen Kraftwerkstypen in Deutschland.

Dennoch würden PV-Anlagen in den nächsten Jahren fossil-nukleare Kraftwerke noch nicht ersetzen. Gründe hierfür seien das Fehlen nennenswerter Strom-zu-Strom-Speicherkapazitäten bzw. Speicherwasserkraftwerke im Netz. Der Verbrauch an fossilen Brennstoffen und Energieimporte ließen sich durch PV zwar reduzieren, aber fossil-nukleare Leistungskapazitäten könnten damit noch nicht erreicht werden. Ausschlaggebend seien hierbei windstille und bedeckte Wintertage, an denen der Stromverbrauch Maximalwerte erreicht, ohne dass Sonnen- oder Windstrom bereitstehen.

Photovoltaik im Energie-Mix

Der Energie-Mix der erneuerbaren Energien setzt sich zusammen aus den folgenden Gruppen: Biomasse (fest/gasförmig), Biokraftstoffe, Abfälle & Deponiegas, Geothermie, Wärmepumpe, Wasserkraft, Windkraft, Solarthermie und Photovoltaik. Im Gegensatz zu den trägen konventionellen Kohle- und Kernkraftwerken zeichnen sich die EE-Quellen mitunter durch geologisch bzw. meteorologisch bedingte Abhängigkeiten und Unwägbarkeiten aus: Die Windstärken wechseln, die Sonne scheint nur tagsüber und bei klarem Wetter. Um eine konstant sichere, grundlastfähige Stromversorgung zu gewährleisten, sind daher neben einer intelligenten Vernetzung der Erzeugungsquellen auch steuerbare Energiespeicher vonnöten, um Über- bzw. Unterkapazitäten flexibel auszugleichen, zum Beispiel Pumpwasserspeicher im Großen oder Photovoltaikspeicher im Kleinen.

PhotovoltaikDynamisch statt träge

Ein weiterer Grund für die enorme Bedeutung der Photovoltaik-Anlagen ist die Möglichkeit ihrer leichten Errichtung und einfachen Nutzung. Während Geothermie-, Biomasse- oder Windkraft-Anlagen aufgrund des Investitionsvolumens eher von Städten, Kommunen oder Gemeinden in Angriff genommen werden können, eignen sich Photovoltaik-Lösungen aufgrund ihrer Größe auch zum Einsatz im mittel- bis kleingewerblichen sowie im privaten Umfeld. So erzeugen mittlerweile nicht nur Landwirte, kleine Unternehmen und Supermärkte zunehmend PV-Strom, auch Eigenheimbesitzer haben in den letzten Jahren erhebliche PV-Kapazitäten ausgebaut, was nicht zuletzt an staatlichen Fördermaßnahmen und großzügig bemessenen Einspeisevergütungen lag.

PV-Strom sinnvoll nutzen

Obwohl die Förderprogramme in der letzten Zeit aufgrund des PV-Ausbau-Booms 2010 bis 2012 zurückgingen, profitieren die PV-Nutzer von der wirtschaftlichen Eigenstromnutzung ebenso wie von dem gewonnenen Autarkiegrad gegenüber zentralistischen Strukturen. Kurz: Dank der PV-Technologie kann Strom auch im privaten Haushalt nicht nur eigenständig produziert, sondern auch gleich dort genutzt werden. Zusammen mit smarten PV-Speichern ist damit der Weg in eine dezentrale Stromerzeugung und -versorgung geebnet. Übertragungsleistungskosten, wie sie etwa bei Offshore-Windkraftwerke entstehen, deren Strom in den Süden der Republik transportiert werden muss, lassen sich hierdurch ebenso sparen wie – auf lange Sicht – konventionelle Kohle- oder Kernkraftwerke.

(Stand: April/2016)

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