Die Solarpflicht ist keine schlechte Idee. Auf den ersten Blick. Aber wenn man genauer hinschaut, sieht man, dass sie nicht hält, was sie verspricht. Wenn man das Wort Solarpflicht hört, denkt man sofort an blühende Landschaften mit einer großen Photovoltaik-Anlage auf jedem Dach. Genau dieses Versprechen kann die Solarpflicht aber nicht halten. Zeit für ein paar Fakten.

Fakt Nummer 1: Die Solarpflicht führt nicht zu mehr Photovoltaik-Zubau

Das klingt jetzt erst einmal überraschend. Aus verfassungsrechtlichen Gründen kann es eine konsequente Solarpflicht nur für Neubauten geben, aber nur ganz eingeschränkt im Gebäudebestand. Das Potenzial bei Neubauten ist aber vergleichsweise wenig: 2018 gab es 32.000.000 Wohneinheiten, aber nur 260.000 neue wurden errichtet, also weniger als ein Prozent. Und natürlich waren das nicht 260.000 neue Dächer, weil in dieser Zahl viele größere Häuser mit zahlreichen Wohneinheiten stecken. Von den Häusern, in denen diese Wohneinheiten errichtet werden, scheiden viele wegen Verschattung, Lage, Nachbarschaftsschutz, Statik, Brandschutz oder individuellen Gründen aus. Und auf die Dächer, die dann noch übrig bleiben, bringt die Solarpflicht auch keine Vollbelegung, sondern nur Anlagen in der verfassungsrechtlich rechtssicheren Mindestgröße.

Denn: Beim Neubau wird jeder Cent umgedreht. Deswegen wird meist nicht in die passende, sondern die billigste und kleinste Photovoltaik-Anlage angeschafft werden. Auf einem Dach, das später für die Nachrüstung ausfällt – es gibt ja bereits eine Solaranlage. Hier könnte Potenzial verloren gehen. Denn heute ist es oft so, dass die Solaranlage einige Jahre nach Fertigstellung nachgerüstet wird. Die Musik für den Photovoltaik-Dachzubau spielt deswegen fast nur in der Nachrüstung des Bestands. Ist das Dach einmal mit einer Kleinstanlage belegt, wird es sehr aufwändig, sie einige Zeit später durch eine angemessen dimensionierte Anlage zu ersetzen oder zu ergänzen.

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Das Spin-off des KIT hat sich von bei seiner Entwicklung von den Nanostrukturen der Pflanzen inspirieren lassen. Mit dem Entspiegelungseffekt kann die Effizienz der Solarmodule deutlich erhöht werden und zudem bekommen die Oberflächen ein „samtiges Erscheinungsbild“.

Einst als Spin-off des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gegründet, präsentiert Phytonics in diesen Tagen seine jüngste Entwicklung nach mehr als sieben Jahren Forschungs- und Entwicklungsarbeit. Es ist eine Antireflexfolie, die die Solarmodule um bis zu zehn Prozent effizienter machen soll. Inspirieren ließ sich das Unternehmen dabei von der Pflanzenwelt, genauer gesagt von Rosen. Unter dem Rasterelektronenmikroskop entdeckten die Entwickler folgende Eigenschaft: Das äußere Abschlussgewebe der Rosenblütenblätter, die Epidermis, besteht aus dicht gedrängten Mikrostrukturen, zusätzlich gerippt durch Nanostrukturen. Mit den winzigen Strukturen gelingt es der Rose dabei, alles einfallende Licht in die Zellen einzukoppeln – nur das farbige Licht tritt wieder aus.

Nach diesem Prinzip entwickelte Phytonics eine Antireflexfolie für verschiedene Oberflächen. „Unsere Folie ermöglicht es, die Vorteile von hochglänzenden und matten Oberflächen zu vereinen, nämlich intensive Farben ohne störende Reflexionen zu erreichen“, erklärt Mitbegründer Ruben Hünig. Bezüglich der Solarzellen wollten sie diesen Effekt nutzen, um einen breiteres Absorptionsspektrum und eine höhere Einfallwinkeltoleranz für das Licht zu erreichen. Daher kombinierten sie Mikro- und Nanostrukturierung, um die Epidermis der Rosenblütenblätter auf einer großen Fläche nachzubilden.

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Das britische Analysehaus hat seine Prognose für die neu installierte Photovoltaik-Leistung im Jahr 2021 um rund 23 Gigawatt angehoben. Aufgrund der starken Nachfrage sind die führenden Modulhersteller für die erste Jahreshälfte ausverkauft.

IHS Markit hat seine Prognose für den Photovoltaik-Zubau in diesem Jahr deutlich angehoben – von 158 auf 181 Gigawatt. In dem Whitepaper „IHS Markit Top 10 Cleantech Trends in 2021“ schreibt die britischen Analysten, dass dieses Wachstum eine Steigerung von 27 Prozent im Vergleich zu 2020 bedeuten würde. In ihrem Szenario gehen die Analysten von einer starken Nachfrage trotz gestiegener Modulpreise, langer Vorlaufzeiten und steigender Frachtkosten aus. Sie erwartet, dass China im Jahr 2021 mit rund 60 Gigawatt neu installierter Photovoltaik-Leistung erneut der größte Markt der Welt sein wird.

„Führende Modulhersteller sind für die erste Jahreshälfte ausverkauft“, sagte Josefin Berg, Forschungsleiterin für saubere Energietechnik bei IHS Markit. „Es gibt noch keine Anzeichen für eine Preisschwäche bei den Juli-Lieferungen, die Fertigungskapazitäten sind weiterhin ausreichend und es sind keine größeren Materialengpässe aufgetreten, die unsere Prognose von 181 Gigawatt an globalen Photovoltaik-Installationen ändern würden.“

Steigende Preise für Polysilizium, Kupfer und Stahl werden dazu beitragen, die Preise für Solarmodule auf dem aktuellen Niveau zu halten, obwohl die Preise für Solarglas ab dem zweiten Quartal des Jahres zu sinken beginnen könnten. Auf der anderen Seite wird erwartet, dass die Nachfrage ab Mai sowohl in China als auch auf den internationalen Photovoltaik-Märkten steigen wird.

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Wenig Sonne und Wind ließen die Erzeugung der Photovoltaik-Kraftwerke und Windparks im ersten Quartal deutlich sinken – verglichen mit dem Vorjahreszeitraum.

Der anhaltende Corona-Lockdown zerrt an den Nerven vieler Menschen. Dazu trägt sicher auch das Wetter bei. So war es in den ersten drei Monaten des Jahres eher wind- und sonnenarm. Dies wiederum schlägt sich auch in den Zahlen zur Stromerzeugung und dem Verbrauch nieder. Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) und der Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) haben am Freitag bereits vorläufige Berechnungen für das erste Quartal 2021 veröffentlicht.

Demnach ist der Anteil der erneuerbaren Energien am Bruttostromverbrauch auf 40 Prozent gesunken. Im extrem windreichen ersten Quartal 2020 lag er noch bei 52 Prozent. Gemessen an der Bruttostromerzeugung lag der Anteil der Erneuerbaren im ersten Quartal bei 38 Prozent. Der wetterbedingte Rückgang in der Erzeugung habe durch die neu installierten Photovoltaik- und Windkraftanlagen nicht aufgefangen werden können. Insgesamt ging die Bruttostromerzeugung um 3,6 Prozent auf 152 Milliarden Kilowattstunden zurück. Der Stromverbrauch sank ebenfalls leicht von 147 auf 145 Milliarden Kilowattstunden.

Insgesamt erzeugten die Erneuerbaren-Anlagen im ersten Quartal 2021 rund 58 Milliarden Kilowattstunden Strom – vor Jahresfrist waren es noch 77 Milliarden Kilowattstunden. Die Windkraft an Land steuerte in den ersten drei Monaten mit gut 27 Milliarden Kilowattstunden knapp die Hälfte bei. Die Biomasse erzeugte mehr als 11 Milliarden Kilowattstunden, wie ZSW und BDEW veröffentlichten. Dahinter folgen die Windkraft auf See mit rund 7 Milliarden Kilowattstunden und die Photovoltaik mit knapp 7 Milliarden Kilowattstunden. Aus der Wasserkraft stammten 4 Milliarden Kilowattsunden in den ersten drei Monaten des Jahres. Die konventionellen Kraftwerke trugen mit etwa 94 Milliarden Kilowattstunden deutlich mehr bei als vor im Vorjahreszeitraum, als sie 81 Milliarden Kilowattstunden erzeugten.

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In ihrem 88-seitigen Bericht haben die Forscher verschiedene Aspekte von Agri-Photovoltaik-Anlagen beleuchtet. Sie sehen Handlungsbedarf bei den Förderbedingungen, um die Technologie langfristig etablieren zu können.

Das Technologie- und Förderzentrum (TFZ) hat einen Statusbericht zur Agri-Photovoltaik in Deutschland publiziert. Die Straubinger Forscher haben in ihrem 88-seitigen Report verschiedene Aspekte der Agri-Photovoltaik-Anlagen beleuchtet. Dazu zählen die Landnutzungsrate, ein Vergleich der Anschaffungs- und Installationskosten mit konventionellen Photovoltaik-Freiflächenanlagen, eine Wirtschaftsbetrachtung, die rechtliche Lage, die gesellschaftliche Akzeptanz und der Forschungsbedarf. Zudem werden in dem Statusbericht politische Handlungsempfehlungen gegeben, die die kombinierte Nutzung von Flächen für die Landwirtschaft und Photovoltaik-Erzeugung langfristig voranbringen sollen.

Momentan ergibt sich noch ein sehr heterogenes Bild bei den Agri-Photovoltaik-Anlagenformen. Ihnen gemein sei, dass die Zwischenräume oder der Bereich unter den Photovoltaik-Modulen weiterhin für den Anbau nutzbar bleibt. „Landwirte können ihre Flächen in der Produktion halten, die sie zur Erzeugung von Futter- oder Biogaspflanzen sowie Marktfrüchten benötigen“, erläutert Maendy Fritz, Abteilungsleiterin am TFZ, die Ergebnisse. Bei der ökonomischen Betrachtung zeige sich, dass die Agri-Photovoltaik-Anlagen „derzeit tendenziell teurer“ seien. Zudem könne weniger Strom pro Fläche erzeugt werden. Positiv seien jedoch die bauartbedingten Effekte der Agri-Photovoltaik-Anlagen. Sie könnten die Pflanzenproduktion durch Verschattungseffekte bei hohen Temperaturen unterstützen oder Sonderkulturen mechanischen Schutz vor Hagel und Sonneneinstrahlung bieten.

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An dem europäischen Konsortium sind Arcelor Mittal Bremen, EWE, FAUN, Gasunie, swb und Tennet als Industriepartner beteiligt. Sie wollen die Wasserstofftechnologie im Markt integrieren und skalieren. Bis 2026 sollen bis zu 400 Megawatt Elektrolyse-Kapazitäten aufgebaut werden.

Die Industriepartner Arcelor Mittal Bremen, EWE, FAUN, Gasunie, swb und Tennet haben am Mittwoch ihr Projekt „Clean Hydrogen Coastline“ in Norddeutschland gestartet. Sie streben eine marktrelevante Integration und Skalierung der Wasserstoff-Technologie in das deutsche und europäische Energiesystem an. Bis zum Jahr 2026 wollen die Partner nach eigenen Angaben bis zu 400 Megawatt Elektrolyse-Kapazität mit entsprechender Speicherung von Wasserstoff zielgerichtet ins Energiesystem integrieren. Das Projekt sehe Gesamtinvestitionen von bis zu 1,3 Milliarden Euro vor.

„Wir haben in Norddeutschland – der Windkraftregion – die besten Voraussetzungen, um Wasserstoff als integralen Bestandteil in das Energiesystem einzubinden und den Grundstein für eine europäische Wasserstoffwirtschaft zu legen“, sagte EWE-Vorstandschef Stefan Dohler. Die deutsche und europäische Wasserstoffstrategie seien eine gute Grundlage für die Entwicklung der Technologie. „. Um Wasserstoff im großen Maßstab zu marktfähigen Preisen nutzen können, müssen jetzt Großprojekte der Industrie folgen“, sagte Dohler. Für eine grüne Wasserstoffwirtschaft brauche es vor allem gesicherte Absatzmärke. Hier biete der Stahlstandort Bremen großes Potenzial.

„Wir haben den Transformationsprozess gestartet, indem wir den Technologiewechsel vorbereiten, um grünen Wasserstoff in der Produktion einzusetzen. Wir benötigen dazu eine funktionierende Versorgung mit Wasserstoff zu wirtschaftlichen Kosten, damit wir den Stahlstandort Bremen dauerhaft wettbewerbsfähig erhalten können“, erklärte Reiner Blascheck, Vorstandsvorsitzender von Arcelor Mittal Bremen.

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Der chinesisch-kanadische Photovoltaik-Hersteller fokussiert sich mehr auf Energiespeicher. Er befindet sich auch in der Vorbereitung, seine Aktivitäten in der Produktion und bei chinesischen Photovoltaik-Projekten in China unter dem Namen CSI Solar bis Juli an die Börse zu bringen.

Der Beitrag der sinkenden Modulkosten zum zukünftigen Preis von Solarstrom wird minimal sein, wie ein Manager des chinesisch-kanadischen Photovoltaik-Herstellers Canadian Solar erklärte. Yan Zhuang, Präsident der CSI Solar-Produktionsstätte des Unternehmens, das im nächsten Quartal in China an die Börse gehen soll, erklärte dazu: „Die Ära der ständig sinkenden Solarmodulpreise liegt weitgehend hinter uns.“

Die Äußerungen sind auf der Website von Canadian Solar zu finden und stehen mit der Veröffentlichung der Geschäftszahlen für das vierte Quartal und das Gesamtjahr 2020 in Verbindung. SIe erklären auch, warum das Photovoltaik-Unternehmen im großen Stil in Energiespeicher einsteigt. Der Vorsitzende und CEO von Canadian Solar, Shawn Qu, sagte voraus, dass das Unternehmen in diesem Jahr etwa 10 Prozent des US-Batteriespeichermarktes für sich beanspruchen werde.

Knappheit

Der Hersteller und Projektentwickler hatte in seinen Ergebnissen für das dritte Quartal auf Engpässe bei den Modul-Rohstoffen Polysilizium, Solarglas und Rückseitenfolien hingewiesen, und obwohl die damit verbundenen Einbußen bei Liefervolumen, Marge und Umsatz in den letzten drei Monaten des Jahres nicht so stark waren wie befürchtet, sagte Zhuang: „Wir nähern uns dem unteren Ende der Solarkostenkurve“. Er deutete auch kurzfristige Modulpreissteigerungen an.

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Will man die Kosten für verschiedene Energieträger vergleichen, kommt man um einen Wert nicht herum, LCOE, levelized cost of energy oder auf deutsch, die Stromgestehungskosten. Sie zeigen an, wie teuer oder eben günstig beispielsweise die Produktion von einer Megawattstunde (MWh) Kohle- oder Solarstrom ist über einen längeren Zeitraum beispielsweise 20 Jahre oder länger.

Entlang dieser Stromgestehungskosten wurde und wird bis heute für oder gegen Erneuerbare argumentiert. Meist heißt es, die erneuerbaren Energien seien noch zu teuer, vor allem in Kombination mit Speichern und ein neues Gaskraftwerk beispielsweise günstiger. Doch wie nun ein neuer Report des US-amerikanischen Thinktanks RethinkX zeigt, werden die LCOEs konventioneller Energieträger – allen voran Kohle, Erdgas und Atomenergie – bis heute oftmals zu niedrig angesetzt beziehungsweise liegen weitaus höher als oftmals angenommen. Hauptgrund ist die Annahme, dass fossile und atomare Stromerzeugung langfristig, also über Jahrzehnte mit voller Auslastung betrieben werden könnten. Doch genau das ist, wie sich vielfach schon heute zeigt, wegen dem Ausbau der Erneuerbare Energien schlicht falsch. Diese Fehlannahmen gelten für die Analysen und Forecasts der Internationalen Energieagentur (IEA), die US Energy Information Administration (EIA), die internationale Organisation für erneuerbare Energien (IRENA) und viele, viele andere. Der Leiter von RethinkX, Tony Seba, gehörte zu den Initiatoren der gemeinsamen Erklärung der Global 100% Renewable Energy Strategy Group.

Warum ist das entscheidend für die Zukunft des Energiesystems? Die LCOE sind eine entscheidende Grundlage für Investitionen in die Energieinfrastruktur, an der sich viele Politiker, Unternehmen, Investor orientieren, vor allem wenn die Zahlen von Regierungs-Organisationen wie der IEA oder EIA kommen.

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Die tatsächlichen Einsatzzeiten für diese Backup-Kraftwerke lassen sich nach Einschätzung der Analysten nur schwer prognostizieren. Da sie sich erst bei Strompreisen ab 10.000 Euro pro Megawattstunde rentieren würden, braucht es verlässliche Rahmenbedingungen von Seiten der Politik, damit das Investitionsrisiko abgefedert wird.

Gerade in den Wintermonaten gibt es Zeiten, da scheint weder die Sonne noch weht der Wind. Diese extremen Wetterlagen – die auch „kalte Dunkelflauten“ genannt werden – sind jedoch eher selten. Mit fortschreitender Energiewende gewinnen sie dennoch zunehmend an Bedeutung, da für diese Zeit flexible Backup-Kraftwerke gebraucht werden, um die Stromversorgung sicherzustellen und Blackouts zu verhindern. Aurora Energy Research hat in einer aktuellen Studie ermittelt, dass in Deutschland im Jahr 2050 zusätzlich bis zu 10 Gigawatt an flexiblen Kraftwerken gebraucht würden, um „kalte Dunkelflauten“ zu überbrücken. Diesen Bedarf haben die Analysten auf Basis der aktuellen Erneuerbaren-Ziele der Bundesregierung ermittelt. Wenn die Ausbaupfade angehoben werden und somit der Zubau von Photovoltaik und Windkraft forciert wird, könnten noch mehr flexible Kraftwerke gebraucht werden.

„Diese Anlagen kommen nur dann zum Einsatz, wenn der Bedarf sehr hoch und gleichzeitig die Stromerzeugung etwa von Solar- oder Windkraftwerken niedrig ist“, sagt Kornelia Stycz, Energieexpertin von Aurora und Autorin der Studie. „Solche ‚kalten Dunkelflauten‘ sind allerdings so selten, dass die Backup-Kraftwerke nur wenige Stunden im Jahr in Betrieb sind.“ Es brauche daher ein entsprechendes Marktdesign und verlässliche Rahmenbedingungen mit wirtschaftlichen Anreizen für die Betreiber, um diese Kapazitäten auch vorzuhalten.

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40,8 Prozent sind die CO2-Emissionen im Vergleich zu 1990 zurückgegangen. Gerade der Energiesektor trug wesentlich dazu bei, was aber vor allem dem rückläufigen Strombedarf wegen des Lockdowns geschuldet war. Grüne und Organisationen fordern daher deutlich mehr Anstrengungen in allen Sektoren, um nachhaltig die Klimaziele abzusichern.

Es zeichnete sich bereits im vergangenen Jahr ab. Am Dienstag bestätigten nun Umweltbundesamt und Bundesumweltministerium, Deutschland hat sein CO2-Minderungsziel für 2020 doch noch erreicht. Gegenüber 1990 gingen die Treibhausgasemissionen um 40,8 Prozent zurück – das Ziel lag bei 40 Prozent. Allein im vergangenen Jahr habe es eine Minderung um 8,7 Prozent oder auch 70 Millionen Tonnen gegeben. Dies ist dem Bericht zufolge der stärkste Rückgang in einem Jahr seit 1990.

Alle Sektoren hätten dazu beigetragen, besonders aber die Energiewirtschaft, heißt es weiter. Die verfügbaren Daten zeigten dabei, dass mehr ein Drittel der Minderungen 2020 auf die Folgen der Bekämpfung der Corona-Pandemie zurückzuführen sei. Im Klartext: Aufgrund des Lockdowns sank die Industrienachfrage im vergangenen Jahr drastisch, hinzu kam eine hohe Einspeisung von Photovoltaik- und Windkraftanlagen, die zu einem deutlichen Rückgang der Kohleverstromung führte. Auch die CO2-Emissionen im Verkehrssektor fielen aufgrund der zeitweise stark eingeschränkten Mobilität deutlich geringer aus als noch in den Vorjahren.

Dennoch versucht die Politik die Fortschritte auf ihr Konto zu verbuchen. „Natürlich machen sich in diesem besonderen Jahr auch Pandemie-Effekte bemerkbar, besonders im Verkehrssektor. Aber mir ist wichtig, dass sich auch strukturelle Veränderungen zeigen beim Umbau unserer Volkswirtschaft in Richtung Klimaneutralität. Wie Klimapolitik wirkt, sieht man vor allem im Energiesektor, wo der Kohleausstieg gut vorankommt“, erklärte Bundesumweltministerin Svenja Schulze (SPD) bei der Vorstellung des Berichts. Die Fortschritte im Energiesektor machten aus ihrer Sicht auch Mut für die anderen Bereiche, in denen es aber noch viel zu tun gebe. „Dass Deutschland sein Klimaziel für 2020 jetzt doch geschafft hat, ist für mich kein Grund zum Ausruhen. Das höhere EU-Klimaziel wird auch Deutschland mehr abverlangen“, so Schulze weiter. Sie forderte deshalb eine Verdopplung des geplanten Photovoltaik- und Windkraftausbaus bis 2030.

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