VDI: Solarstrom könnte unter 1 ct/kWh fallen

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Immer größere Anteile fluktuierenden Strombereitstellung aus PV-Systemen im Gesamtversorgungssystem

Aus heutiger Sicht sei „nicht davon auszugehen, dass die Energieversorgung Deutschlands oder Europas ausschließlich mithilfe der Photovoltaik realisierbar ist oder sein könnte“. Wenn aber die Defossilierung unseres Energiesystems  angestrebt werde, könnte die photovoltaische Stromerzeugung eine der wesentlichen Schlüsseltechnologien darstellen, die eine derart weitgehende Reduzierung der Klimagasemissionen maßgeblich unterstützen würde – idealerweise im systemischen Zusammenspiel mit der Windenergie. Laut dem Verein Deutscher Ingenieure (VDI) sind Kosten für den Solarstrom von unter 1 Cent je kWh mittelfristig denkbar. Das schreibt er in seiner neuen Publikation „Photovoltaik im Energiesystem – Der Joker der Energiewende?“. Die Ausarbeitung beleuchtet den Trend, wie die Photovoltaik eine der zentralen Schlüsseltechnologien bei der Defossilierung des Energiesystems werden könne.

Durch die sich entwickelnde Elektromobilität werde die Kostenreduktion bei Batterien u.a. weiter vorangetrieben. Dies werde zu energietechnischen Optionen führen, die immer größere Anteile einer fluktuierenden Strombereitstellung aus PV-Systemen im Gesamtversorgungssystem ermögliche. Insgesamt könnte die Photovoltaik damit eine starke – wenn nicht dominierende – Rolle im Energiesystem bzw. im Strombereitstellungssystem in den kommenden Jahren und Jahrzehnten in Deutschland und in Europa einnehmen.

Trends und Entwicklungstendenzen – auch solche, die nur indirekt durch die Photovoltaik angestoßen und forciert werden – werden in der vorliegenden Publikation dargestellt, analysiert und diskutiert.

Kernaussagen

  • Die reale Marktentwicklung von Photovoltaik hat alle Marktprognosen übertroffen: Die photovoltaische Stromerzeugung hat im letzten Jahrzehnt global um den Faktor 30 bis 35 zugenommen. Parallel dazu sind die PV-Modul- und -systempreise auf rund 20 % (das bedeutet eine Reduktion um rund 80 %) gefallen – und das bei einem mittleren relativen Wirkungsgradanstieg von bis zu 20 % und mehr.
  • Die PV-Modul- oder -systempreise werden in den kommenden Jahren weiter (moderat) fallen und die Wirkungsgrade nochmals leicht zunehmen; ein Ende dieser Entwicklung ist noch nicht in Sicht. Die Konsequenz dieser Entwicklung ist, dass der PV-Markt auch zukünftig deutlich weiter wachsen wird – und das zunehmend auch außerhalb der staatlichen Förderregime.
  • PV-Anlagen sind langlebige Anlagegüter und können ohne große Leistungseinbußen nach Auslaufen der Abschreibungsdauer weiter betrieben werden. Mit den dann nur noch anfallenden Betriebskosten sind Stromgestehungskosten von unter 0,01 €/kWh möglich. Für Deutschland bedeutet das, dass die PV-Anlagen, die aus dem EEG fallen, aus Kostensicht konkurrenzlos Strom ins Netz einspeisen können.
  • Photovoltaik-Großanlagen in Deutschland zeigen heute schon Stromgestehungskosten von unter 0,04 €/kWh. In Ländern mit einem höheren solaren Strahlungsangebot liegen die Gestehungskosten – je nach den lokalen Gegebenheiten – bei der Hälfte und teilweise noch darunter.
  • Infolge des Marktwachstums aufgrund des laufenden Preisverfalls liegen in einigen Ländern die PV-Stromgestehungskosten heute schon unter denen der variablen Kosten von Kraftwerken auf der Basis fossiler Energieträger. In anderen Ländern wird diese Grenze in der nahen Zukunft erreicht werden. Im Zusammenspiel mit dem lautlosen und praktisch klimagasfreien Betrieb wird dies die Marktausbreitung weiter beschleunigen.
  • Kostengünstiger PV-Strom kann auch helfen, den Gebäudeenergie- und den Wärmesektor zu defossilieren und hier zur Erreichung der Klimaschutzziele beizutragen. Mannigfaltige diesbezügliche technische Lösungen sind verfügbar oder in der Entwicklung. Grundvoraussetzung für eine zukünftige energiewirtschaftliche Relevanz derartiger Lösungen ist eine Anpassung der Verteilungsstruktur der staatlichen Steuern, Abgaben und Umlagen auf den Stromtarif für die Endkunden in Deutschland; diese gesetzlichen Zuschläge stehen derartigen Lösungen bisher prohibitiv entgegen.
  • Infolge des weiteren Ausbaus der PV-Stromerzeugung wird zukünftig elektrische Arbeit während der Tagstunden potenziell einen geringen Marktwert haben. Dies gilt aber nicht zwingend für die nachgefragte elektrische Leistung.
  • Daraus folgt notwendigerweise, dass zukünftig Arbeit und Leistung einen im Vergleich zu heute deutlich veränderten Marktwert bekommen müssen. Dieser zwingenden Entwicklung muss das ohnehin dringend zu novellierende Strommarktdesign in Deutschland adäquat Rechnung tragen.
  • PV-Systeme werden auch in Märkten außerhalb des „klassischen“ Strommarkts zunehmend Einsatzfelder finden. In den letzten Monaten kommen immer mehr PV-Systeme auf den Markt, mit denen primär die Wärmenachfrage beispielsweise eines Ein- und Zweifamilienhauses gedeckt wird; damit ersetzen PV-Systeme solarthermische Anlagen. Die Tatsache, dass mit einem derartigen Konzept auch ein Teil des Strombezugs des jeweiligen Betreibers reduziert werden kann, macht diese Möglichkeit aus ökonomischer Sicht noch attraktiver.
  • Gerade bei Photovoltaik-Großflächenanlagen besteht derzeit das Risiko einer sinkenden Akzeptanz in der Bevölkerung. Deshalb müssen sinnvolle Lösungsansätze gefunden und weiterentwickelt werden, damit diese Stromerzeugungsoption auch zukünftig eine hohe Akzeptanz behält. Insbesondere im Hinblick auf die Entwicklungen bei der Windkraft sollte hier frühzeitig darauf hingewirkt werden.
  • PV-Module sind heute schon eine weltweit gehandelte Commodity. Infolge ihrer sehr starken Marktposition werden die asiatischen Hersteller auch in der Zukunft den globalen Markt dominieren. Längerfristig dürften europäische und deutsche Unternehmen nur eine Chance haben, als Global Player an diesem Geschäftsfeld zu partizipieren, wenn es gelingt, neue Produkte zu entwickeln und damit bisher nicht vorhandene Marktnischen zu erschließen und global zu bedienen.
  • Zusätzlich dazu sind deutsche Unternehmen traditionell stark in der Anlagenplanung und im Anlagenbau. Insbesondere dies könnte – speziell für anspruchsvollere PV-Anlagen – ein ausbaufähiges Betätigungsfeld von Ingenieuren aus Deutschland sein.
  • Ob in den kommenden Jahren oder Jahrzehnten neue Photovoltaik- und Modultechnologien den Markt erobern werden, ist derzeit nicht mit Gewissheit zu sagen. Bisher dominieren die „klassischen“ siliziumbasierten Zellen die globalen Märkte und haben hier eine sehr gefestigte Marktposition; die hier noch erschließbaren Optimierungspotenziale werden in den kommenden Jahren erschlossen werden. Auf längere Sicht könnten auch Tandemzellen oder Zellen auf Basis von Perowskit in den Markt drängen, wenn diese bei Aspekten wie Langlebigkeit oder Kosten mit Siliziumzellen konkurrieren können.
  • Klein- und großtechnische Speicher für elektrische Energie werden zunehmend an Bedeutung gewinnen. Grund dafür sind die mit einer weitergehenden PV-Stromerzeugung und eines zunehmenden Anteils abgeschriebener Anlagen zukünftig regelmäßig gegen Null gehenden Strompreise während der Tagstunden insbesondere im Hochsommer zur Mittagszeit. Dies wird durch an der nach wie vor zu erwartenden Nachfrage nach elektrischer Leistung beispielsweise während der Nachtstunden unterstützt.
  • Da elektrische Arbeit zukünftig zu bestimmten Zeiträumen häufig sehr kostengünstig verfügbar sein wird, werden dann die Stromgestehungskosten (elektrische Leistung) zu einem erheblichen Ausmaß durch die Speicherkosten determiniert.
  • Zusammen mit der sich entwickelnden Elektromobilität wird dies die Weiterentwicklung der (dezentralen) Speichertechnologien stark vorantreiben und den sich hier bereits abzeichnenden Preisverfall forcieren. Parallel dazu müssen aus systemischer Sicht Instrumente im Stromversorgungssystem implementiert werden, mit denen auch eine dezentrale, kleintechnische Speicherbewirtschaftung systemdienlich realisiert und vergütet werden kann.
  • Das Energiesystem wird – auch durch die starke Dezentralität der PV-Stromerzeugung – insgesamt vernetzter, integrierter, verwobener und mehrdimensionaler. Der Gesetzgeber muss zeitnah einen zukunftsoffenen Regelungsrahmen für den Elektrizitätssektor schaffen, der das in Deutschland und Europa vorhandene Kreativpotenzial durch die Schaffung von Geschäftsoptionen zur Erarbeitung von entsprechenden Lösungen stimuliert und sicherstellt. Dabei muss ein gesellschaftlich verträglicher Kompromiss zwischen den betriebswirtschaftlichen Anforderungen, Gewinn erwirtschaften zu können, und den volkswirtschaftlichen und energiewirtschaftlichen Forderungen nach einer kostengünstigeren, sicheren und umweltverträglichen Energieversorgung gefunden werden. Dies ist eine der wesentlichen Herausforderungen der kommenden Jahre.
  • Die (weitere) Entwicklung einer Wasserstoffproduktion sowie -nutzung basierend auf PV-Strom ist derzeit nicht klar vorherzusehen. Bisher sind die Kosten für nahezu alle Anwendungsfelder von strombasierten Wasserstoff prohibitiv hoch; dies gilt auch unter Berücksichtigung derzeit verfügbarer Förderinstrumente (Stand Mitte 2020). Deshalb laufen gegenwärtig viele Anstrengungen, die Bereitstellungskosten für regenerativen (das heißt strombasierten) Wasserstoff durch Technologieentwicklungen sowie Kostenreduktionen zu reduzieren. Die jüngst beschlossene nationale Wasserstoffstrategie wird diesen Prozess weiter beschleunigen.
  • Durch den fortschreitenden Preisverfall von PV-Strom einerseits und die laufenden Defossilierungsanstrengungen andererseits wird elektrische Energie (aus PV-Systemen) immer mehr zu einer Primärenergie, die längerfristig in immer weiteren Bereichen/Sektoren unserer Volkswirtschaft zunehmende Marktanteile gewinnen wird. Diese Entwicklung geht in Richtung „all electric world“. Trotzdem dürften merkliche Teile der Volkswirtschaft nicht bzw. nur sehr begrenzt elektrifiziert werden können.

->Quellen: