Photovoltaik in Deutschland

In Deutschland wird Photovoltaik, die Erzeugung von elektrischem Strom aus Sonnenlicht, durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz staatlich gefördert.

Flächenabschätzungen

In Deutschland betrug im Jahr 2010 die erzeugte Strommenge 608,7 TWh/Jahr. Das entspricht einem mittleren Leistungsbedarf von 71 GW. Unter der Voraussetzung, die Energie sowohl tageszeitlich als auch unterjährig verlustfrei speichern zu können, wären bei einem durchschnittlichen Ertrag von 900 Volllaststunden (oder auch kWh/kW_p) für eine Energieversorgung ausschließlich mit Photovoltaik insgesamt 690 GW_p zu installieren. Die hierfür nötige Fläche hängt von der Installation ab: Auf nach Süden ausgerichteten schrägen Dächern ist bei Verwendung leistungsstarker Module je kW_p lediglich eine Fläche von unter 8 Quadratmetern je kW_p (125 Wattpeak/m²) notwendig, wogegen bei Verwendung von Dünnschichtzellen auf Freiflächen der Platzbedarf bei etwa 30 Quadratmetern je kW_p (33 Wattpeak/m²) liegt. Hieraus ergibt sich eine benötigte Gesamtfläche zwischen 5.500 und 20.700 km². Dies entspricht 1,5 bis 5,7 % der Gesamtfläche Deutschlands. Zum Vergleich:

2007 belegte die Siedlungs- und Verkehrsfläche 46.789 km² oder 13,4 % der Landfläche Deutschlands.^[1]

Im Jahr 2011 wurden Energiepflanzen in Deutschland auf einer Fläche von 22.800 km² (entspricht 6,5 % der Landfläche Deutschlands) angebaut.^[2]

Laut Ecofys eignen sich mehr als 2.300 km² Dach- und Fassadenfläche (0,66 % der Landfläche Deutschlands) für die Nutzung durch PV-Anlagen.^[3]

Eine vollständige Elektrizitätsversorgung durch die Photovoltaik wird aufgrund der großen jahreszeitlichen Schwankungen und dem damit verbundenen hohen Speicherbedarf für Deutschland nicht als sinnvoll erachtet. Ein anstrebenswerter Beitrag zu einer vollständig regenerativen Elektrizitätsversorgung könnte in der Größenordnung von 200 GW_p liegen.^[4] Damit ließen sich knapp 30 % des deutschen Elektrizitätsbedarfs decken. Hierfür wäre dann weniger als 1 % der Gesamtfläche Deutschlands erforderlich bzw. 50 % der geeigneten und nicht anderweitig verwendeten Flächen^[5]. Bei einem Zubau von etwa 8 GW_p pro Jahr (im Vergleich Installation 2010: 7,4 GW_p^[6] und 2011: 7,5 GW_p^[7]) ließe sich dieser Anteil bis 2035 realisieren.

Solarstrahlung in Deutschland (auf eine horizontale Fläche)

Bei Photovoltaik-Freiflächenanlagen rechnet man mit rund 80-100 kWh/m² jährlich bezogen auf die Grundfläche eines Solarparks, entsprechend 40-50 m², um die Elektroenergie für einen Durchschnittshaushalt (4 MWh/Jahr) zu erzeugen. Bei Anlagen an bzw. auf Gebäuden und Lärmschutzwänden wird keine zusätzliche Fläche in Anspruch genommen.

Entwicklung, Zubau und tatsächliche Einspeisung in Deutschland

Von 2000 bis 2011 stieg die mit Photovoltaik erzeugte Energie von 0,064 TWh auf ca. 19 TWh^[8] und damit auf das rund Dreihundertfache. 2010 wurden etwa 7.400 MW neu installiert; 2011 waren es geschätzt 7.500 MW. ^[9] ^[10]

Im ersten Quartal 2012 betrug der Zubau 1.800 MW (= 1,8 GW), womit eine neue Rekordmarke aufgestellt wurde. Zahlreiche Investoren beschleunigten ihre Projekte, weil sie Kürzungen der Bundesregierung befürchteten bzw. weil sie sich die höheren Vergütungssätze sichern wollten. ^[11] In der ersten Jahreshälfte 2012 wurden fast 4,4 Gigawatt zugebaut. ^[12] Im dritten Quartal 2012 wurden 1.853 MW zugebaut. 2012 wurde also in ähnlicher Größenordnung wie in den beiden Jahren zuvor zugebaut. Am 31.01.2013 waren in Deutschland 32.663 MWp installiert.

Die Unternehmensberatung Roland Berger und die Prognos AG halten bis 2020 eine Solarstromleistung von bis zu 70 GW_p für realistisch. Damit könnten sie theoretisch zehn Prozent des deutschen Strombedarfs liefern.^[13] Allein auf Dachflächen gibt es ein Potenzial für 161 GW_p Solarstrom, wie die TU München und Siemens kürzlich ausgerechnet haben.^[14]

Die rechnerischen Volllaststunden in der folgenden Tabelle zeigen, wie die Nutzung der Sonnenenergie witterungsbedingt schwanken kann, und stehen in engem Zusammenhang mit der Sonnenscheindauer, d.h. mit der Zahl der Sonnenstunden eines Jahres. Die mittlere Sonnenscheindauer beträgt in Deutschland 1550 Stunden pro Jahr. Hierbei muss allerdings berücksichtigt werden, dass die Volllaststunden nicht der Einschaltdauer entsprechen, sondern einen rechnerischen Wert darstellen, der sich aus dem Quotient zwischen Regelarbeitsvermögen und Peak-Leistung der Photovoltaikanlage ergibt. Die tatsächliche Einschaltdauer, in der die Anlage Strom erzeugt, entspricht näherungsweise etwa einem halben Jahr, also rund 4400 Stunden.

Entwicklung der Stromerzeugung bei Photovoltaik in Deutschland^[15]
Jahr	2000	2001	2002	2003	2004	2005	2006	2007	2008	2009	2010^[16]	2011
Globalstrahlung in Deutschland in Watt/m²^[17]	119	121	119	139	123	125	127	125	124	126	123	126
Erzeugung in T Wh/Jahr	0,064	0,12	0,19	0,31	0,56	1,28	2,22	3,08	4,00	6,20	12,00	18,00^[18]
installierte Leistung in GW_peak	0,10	0,18	0,26	0,41	1,02	1,88	2,71	3,81	5,31	9,80	16,91	24,4^[19]

Entsprechend der Sonnenstrahlungsintensität erreicht die Photovoltaik in der Mittagszeit ihre Leistungsspitze ("Peak"), in den Morgen- und Abendstunden ist die eingespeiste Strommenge deutlich geringer. In Deutschland wird der meiste Strom zwischen 8.00 Uhr morgens und 19.00 Uhr abends benötigt. Durch die natürliche Übereinstimmung des Lastprofils des Stromverbrauchs mit der zeitlichen Verteilung der Photovoltaikeinspeisung verringert sich die Notwendigkeit, Spitzenlastkraftwerke anzufahren.

Im Internet finden sich auf der EEX-Transparenzplattform die tagesaktuelle Berechnung des Leistungsprofils und die Produktionsdaten für elektrische Energie für Deutschland und Österreich aufgeschlüsselt nach Erzeugungsart und Regelzonen. Für Deutschland werden die gemessenen Photovoltaikdaten aus den vier Regelzonen gemeldet und sind seit dem Beginn der Meldungen am 19. Juli 2010 auch abzurufen.^[20] Auch eine Berechnung des aktuellen Leistungsprofils der in Deutschland installierten Photovoltaik mit Visualisierung nach Postleitzahlgebieten ist bei einem Wechselrichterhersteller abrufbar.^[21] Die vier Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland setzen seit 2010/2011 für die Planung der Regelleistung unter anderem die Berechnungen großer Betreiber von Datenportalen zu Photovoltaikanlagen ein. Deren Berechnungen basieren jeweils auf Ertrags- und Leistungsdaten von etwa 10 % der installierten Anlagenleistung in Deutschland.

Am 25. Mai 2012 um 12:45 Uhr wurde deutschlandweit eine Leistung von 22,4 Gigawatt erreicht, wodurch zur Spitzenlastzeit rund ein Drittel der gesamten Stromproduktion auf die Photovoltaik entfiel.^[22]^[23] Dies entspricht in etwa der Leistung von 15 großen Kernkraftwerken. Seit Februar 2012 deckt die Einspeiseleistung relativ zuverlässig einen großen Teil der täglichen Mittel- und Spitzenlast ab. Konventionelle Kraftwerke müssen ihre Leistung fast nur noch in den Dämmerungsphasen erhöhen. Dies macht sich auch durch deutlich gesunkene Strompreise an der Strombörse bemerkbar. Es ist absehbar, dass bei weiterem Zubau neuer Anlagen die konventionellen Kraftwerke ihre Leistung um die Mittagszeit verstärkt drosseln müssen, was vor allem bei trägen Kraftwerken, insbesondere Kernkraftwerken problematisch ist. Außerdem sinkt die Ausnutzung von Spitzenlastkraftwerken, was deren wirtschaftlichen Betrieb in Frage stellen kann.^[24] Im Mai 2012 wurden laut BDEW mehr als 4 Mrd. kWh Solarstrom erzeugt, womit etwa 10 % des Stromverbrauchs dieses Monats durch Solarstrom gedeckt wurde.^[25] Aus den gemessenen Daten lässt sich zudem ablesen, dass im Sommerhalbjahr die Leistung bundesweit zwischen ca. 30 und 90 % der verfügbaren Kapazität schwankt. Im Winterhalbjahr liegt der Wert meist zwischen 10 und 50 %. Zurzeit gibt es in der Bundesrepublik Deutschland etwa 1,2 Millionen Solaranlagen.^[26]

Situation der deutschen Solarindustrie

Aufgrund billiger Massenfertigung in China und massivem Preisverfall von Photovoltaikmodulen wird die deutsche Solarindustrie von einer Pleitewelle erfasst. Firmen wie Solar Millennium, Solarhybrid und Q-Cells sind davon erfasst.^[27] Zuletzt kündigte auch Bosch seinen Ausstieg aus dem Geschäftsfeld kristalline Photovoltaik an.^[28]

Der Handelsstreit zwischen europäischen, amerikanischen und chinesischen Herstellern spitzt sich indes zu. Die EU-Kommission hat ein Anti-Dumping-Verfahren gegen China eingeleitet und lässt prüfen, ob die chinesische Regierung die eigene Solarindustrie so stark subventioniert, dass die Module unter dem Herstellungspreis verkauft werden. Wenn das Verfahren erfolgreich verläuft, müssen die chinesischen Firmen mit Einfuhrzöllen rechnen.^[29] Die USA haben Ende 2012 aufgrund ähnlicher Handelsstreitigkeiten Strafzölle von 18 bis 250 Prozent erlassen.^[30]

Grünenpolitiker wie Hans-Josef Fell warnen gleichwohl, die europäischen Märkte durch Strafzölle abzuschotten, trotz der unlauteren Wettbewerbspolitik Chinas. Der weitaus größte Teil der Arbeitsplätze in der Solarwirtschaft sei gerade in den Bereichen der Projektierer und Installateure, die heimisch sind und faktisch nicht aus China importiert werden könnten. Stattdessen solle ein fairer Marktzugang in den asiatischen Markt gesichert werden.^[31] Eine Studie von Prognos geht davon aus, dass Strafzölle bis zu 240.000 Arbeitsplätze in Deutschland gefährden könnten.^[32]

Der beobachtete Preisverfall ist indes ökologisch gesehen positiv zu bewerten, da Photovoltaik binnen weniger Jahre drastisch kostengünstiger und damit finanziell erschwinglich geworden ist.^[33]

Installierte Leistung in den Bundesländern

Die Tabelle zeigt die installierte elektrische Netto-Nennleistung laut der von der Bundesnetzagentur zusammengestellten Kraftwerksliste vom 12. Dezember 2012.

Land	Einwohner^[34]	Fläche in km²	installierte Leistung in MW^[35]
Baden-Württemberg	10.753.880	35.751,46	4286,3
Bayern	12.538.696	70.551,57	9123,7
Berlin	3.460.725	891,85	65,0
Brandenburg	2.503.273	29.478,61	1723,8
Bremen	660.706	419,23	31,1
Hamburg	1.786.448	755,26	30,2
Hessen	6.067.021	21.114,94	1590,7
Mecklenburg-Vorpommern	1.642.327	23.180,14	839,1
Niedersachsen	7.918.293	47.634,90	2959,4
Nordrhein-Westfalen	17.845.154	34.088,01	3544,5
Rheinland-Pfalz	4.003.745	19.853,36	1458,0
Saarland	1.017.567	2.569,69	301,2
Sachsen	4.149.477	18.415,51	1094,2
Sachsen-Anhalt	2.335.006	20.446,31	1222,7
Schleswig-Holstein	2.834.259	15.799,38	1225,4
Thüringen	2.235.025	16.172,50	817,6
gesamt	81.751.602	^[36]357.122,72	30.312,9