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Warum kommt bei Ihnen die Solarenergie so schlecht weg ?

Von Joachim Grawe
Grawe(
Joachim.Grawe@energie-fakten.de, Lebenslauf)

Die Solarenergie kommt in den „Energie-Fakten“ keineswegs „schlecht weg“. Sie wird allerdings nicht – wie andernorts oft – euphorisch verfärbt, sondern realistisch beurteilt.

Bei Aussagen über die Solarenergie muss man immer unterschieden:

  1. Beziehen sie sich auf Deutschland oder auf sonnenbegünstigte Länder ?
  2. Beziehen sie sich auf die Erzeugung von Nutzwärme (Warmwasserbereitung, Heizung, industrielle und gewerbliche Prozesswärme) oder von Strom ?
  3. Beziehen sie sich auf die Gegenwart und die überschaubare Zukunft (etwa die nächsten 20 Jahre) oder auf eine ferne Zukunft mit allen Unwägbarkeiten von Aussagen über so lange Zeiträume ?

Die folgenden Darlegungen beziehen sich auf Deutschland und den Zeitraum bis etwa 2020. Sonnenbegünstigte Länder - bes. solche mit schwacher Energie-Infrastruktur, vor allem Stromnetzen, und hohem Energiepreis-Niveau - bieten generell günstigere Voraussetzungen. Die Nutzung der Solarenergie wird für sie interessant, wenn die Energie-Nachfrage (Bedarf gekoppelt mit Zahlungsfähigkeit) dort weiter wächst. Längerfristig mag sich auch in Deutschland manches anders darstellen. Dabei spielen auch Möglichkeiten der Speicherung von Strom eine Rolle, die bisher trotz intensiver Forschung nicht gegeben sind. Wir wissen es allerdings nicht. Auf spekulative Aussagen insoweit, die man nicht selten findet, wird bewusst verzichtet.

  1. Für die Erzeugung von Nutzwärme aus Solarenergie stehen mit unterschiedlichen Solarkollektor-Systemen (insbesondere Flachkollektoren und Röhren-Kollektoren) ausgereifte Techniken zur Verfügung. Die Nutzung zur Bereitung von Warmwasser und zur Gewinnung von Prozesswärme niedriger Temperatur (bis etwa 100 °C) ist grundsätzlich sinnvoll. Die Kosten sind jedoch i. d. R. noch deutlich höher als bei der Wärmeerzeugung in Zentralheizungen oder dezentralen elektrischen Anlagen (z. B. Durchlauferhitzern). Das eingesetzte Kapital amortisiert sich meist erst in 50 bis 60 Jahren (mit großer Schwankungsbreite). Bei weiter steigenden Ölpreisen erscheint die Wirtschaftlichkeit erreichbar. Infolge großzügiger staatlicher Förderung sind mittlerweile mehr als 6 Millionen Quadratmeter Kollektorfläche auf Dächern installiert. Zur Raumheizung kann die Solarenergie in Mitteleuropa nur einen verhältnismäßig bescheidenen Beitrag leisten, weil die Sonne gerade im Winter zu selten scheint.
  2. Die Erzeugung von Elektroenergie (Strom) aus der Strahlungsenergie der Sonne ist auf zwei Wegen möglich:
    • mit Hilfe von konzentrierenden Kollektoren in sog. Solarfarmen und sog. Solartürmen; bei diesen solarthermischen Verfahren wird eine erhitzte bzw. verdampfte Flüssigkeit wie bei konventionellen Wärmekraftwerken über eine Turbine geleitet, die ihrerseits den Generator antreibt
    • durch Direktumwandlung in Solarzellen aus Halbleitern, vor allem Silicium (Fotovoltaik).

    Die solarthermische Stromerzeugung kann nur die Direktstrahlung ausnutzen, weil die diffuse Himmelsstrahlung sich in Kollektoren nicht konzentrieren lässt. In Deutschland macht die Direktstrahlung nur etwa 50 Prozent der gesamten Einstrahlung aus. Damit ist die solarthermische Stromerzeugung hierzulande praktisch nicht möglich.

    Die Fotovoltaik nutzt beide Strahlungsanteile aus. Der Wirkungsgrad der Solarzellen ist mit 12-15 Prozent gering. Deshalb, vor allem aber wegen des hohen Materialaufwands je erzeugter Kilowattstunde(kWh) ist die Fotovoltaik noch extrem teuer. Ihre Kosten liegen derzeit bei etwa 8.000 Euro je installiertes Kilowatt (kW) Spitzenleistung (die bei optimaler Sonneneinstrahlung erzielt wird). In der Praxis werden durchschnittlich etwa 850 kWh je kW im Jahr erzeugt. Die Stromerzeugungskosten belaufen sich dadurch auf 50 bis 60 Cents je kWh. Das ist etwa 20-fach zu teuer. Denn die Fotovoltaik kann, da sie nachts gar keinen und tags nur unstet Strom liefert, kein konventionelles Kraftwerk ersetzen bzw. keinen Neubau erübrigen. Vermieden werden nur die Brennstoffkosten von etwa 2 Cents je kWh. An den Strombörsen kann Strom im Großhandel zu 2,5-3,5 Cents je kWh bezogen werden.

    In den letzten Jahrzehnten konnten die Kosten der Fotovoltaik-Anlagen beachtlich gesenkt werden. In jüngster Zeit ist aber der Preis des wichtigsten Rohstoffs, das (Rein-)Silicium, kräftig gestiegen. Weitere Kostensenkungen werden durch die Fertigung in Großserien sowie die Verwendung anderer Halbleiter, z. B. Kupfer-Indium-Selenid, erwartet. Jedoch entfallen auf die eigentlichen Solarzellen nur etwa 50 Prozent der Kosten. Der Rest (Aufständerung, Wechselrichter, Kabel etc.) ist ausgereifte Technik, bei der kaum noch Kostensenkungen zu erzielen sind. Selbst wenn es dennoch gelänge, die Gesamtkosten zu halbieren, wäre die Fotovoltaik – auch bei einem Anstieg der Weltmarktpreise für fossile Energien – immer noch hoffnungslos teuer. Ob sie in Deutschland zur Stromerzeugung jemals wirtschaftlich werden kann, ist derzeit offen. Anders verhält es sich bei Kleinanlagen im Watt- und Milliwatt-Bereich (Signalanlagen, Taschenrechner u. ä. Anwendungen).

    In den letzten 15 Jahren ist die Fotovoltaik massiv gefördert worden durch Zuschüsse bzw. Kredite für die Anlagen sowie den Wert des Solarstroms weit übersteigende, also stark subventionierende Einspeisevergütungen je in des allgemeine Stromnetz eingespeister kWh. Bezahlen müssen das alle Stromverbraucher. Die Subventionierung, die z. T. 100 Prozent erreicht, hat bewirkt, dass in Deutschland Ende 2003 rd. 55.000 Anlagen mit zusammen 308 Megawatt (1 MW = 1.000 kW) Leistung installiert waren. Die Subventionierung bedeutet eine „Externalisierung“ interner Kosten, d. h. die Nutzer wälzen diesen Teil ihrer Kosten auf die Allgemeinheit ab (Das Gegenteil, die „Internalisierung“ externer Kosten, geschieht z. B. durch verschärfte Abgas-Vorschriften).

    Die Subventionen trotz schlechter Eignung der Fotovoltaik für Deutschland werden damit gerechtfertigt, dass sie der deutschen herstellenden Industrie bessere Chancen auf dem Weltmarkt für Solarzellen verschaffen und dass fossile Energien wie Kohle und Öl beträchtliche „Externe Kosten“ aufweisen. Beide Begründungen sind aber nicht stichhaltig.

    • Zur Unterstützung der deutschen Hersteller wären Förderprogramme für z. B. 1.000 modernste Anlagen alle 3 – 5 Jahre ebenso geeignet bei weit geringerem Kapitalaufwand (Der massive Ausbau der Technik hierzulande kann unter den dargelegten Verhältnissen nicht anders denn als Fehlleitung knappen Kapitals bezeichnet werden) und stärkeren Anreizen zu technischen Fortschritten.
    • Auch bei der Fotovoltaik gibt es „Externe Kosten“. Sie sind zwar um 2-3 Cents niedriger als bei Kohle und Öl, aber etwa ebenso hoch wie bei Erdgas und höher als bei Wasserkraft, Kernenergie und Wind. Gerechtfertigt wären deshalb Subventionen von etwa 2 Cents je kWh (aber eben nicht von 50 Cents und mehr). Selbst wenn man einen Extremwert von 5 Cents je kWh Differenz bei den externen Kosten zugunsten der Solarenergie gegenüber der Kohle ansetzt, ändert sich an den Aussagen nicht, dass die Fotovoltaik entschieden zu teuer ist und dass sie stark subventioniert wird.
  3. Zusammenfassend lässt sich sagen
    Die Nutzung der Solarenergie zur Erzeugung von Nutzwärme auf niedrigem Temperatur-Niveau ist grundsätzlich vernünftig. Sie steht in Deutschland an der Schwelle der Wirtschaftlichkeit und dürfte sich nach deren Überschreiten auf breiter Front durchsetzen. Für die Stromerzeugung bleibt die Solarenergie hierzulande auf absehbare Zeit nur eine „Nischen-Technik“. Alle weitergehenden Aussagen sind spekulativ. Dennoch muss weiter intensive Forschung und Entwicklung betrieben werden, da die Nutzung der Solarstrahlung – neben der Kernenergie, sei es als sichere Kernspaltung, sei es als Kernfusion - langfristig die einzige Energiequelle mit großem Potential zur Deckung des weltweiten Energiebedarfs nach dem Ende des Zeitalters der fossilen Energien (etwa 2100 ?) ist.

Dieser Beitrag wurde am 4. August 2005 veröffentlicht.

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