Photovoltaik, Energiewende, Klimaschutz und die Kosten

Trägt Photovoltaik zum Klimaschutz bei?

Das Kohlendioxid, das durch eine typische Photovoltaik-Dachanlage mit einer Leistung von fünf Kilowattpeak eingespart wird, wiegt etwa so viel wie zwei Kleinwagen, nämlich 2,5 Tonnen. Das ist so viel Kohlendioxid, wie diese Kleinwagen durch den Auspuff jagen, wenn sie 20.000 Kilometer fahren.

Alle Photovoltaikanlagen in Deutschland haben letztes Jahr über 20 Millionen Tonnen Kohlendioxid eingespart, das sind knapp sechs Prozent des Ausstoßes der deutschen Kraftwerke. Die Zahlen, aus denen man diese Werte berechnen kann, stammen übrigens vom Umweltbundesamt.

Die Energie, die ein Solarmodul in der Produktion benötigt, hat es übrigens innerhalb von etwa zwei Jahren wieder eingespielt, wenn es in unseren Breiten aufgestellt wird. Da ein Modul 20 bis 30 Jahre lang Solarstrom produziert, verringert das den positiven Effekt auf das Klima nur unwesentlich.

In der Öffentlichkeit wird manchmal damit argumentiert, dass die erneuerbaren Energien das Kohlendioxid nicht reduzierten, weil sie nicht in den Emissionshandel eingebunden seien. Wie gut der Emissionshandel funktioniert, hängt aber davon ab, wie knapp die Kohlendioxidzertifikate sind, die jeder Emittent kaufen muss oder zugeteilt bekommt. Solange der Ausbau der erneuerbaren Energien bei der Zertifikatbemessung nicht berücksichtigt wird, kann das System nicht funktionieren. Das lässt sich nur politisch in Brüssel lösen. Ohne den Ausbau der erneuerbaren Energien und der Photovoltaik würde beim derzeitigen traurigen Zustand des Emissionshandels gar nichts passieren.

Müssen wir mehr für den Klimaschutz tun?

Haben Sie schon einmal etwas vom westantarktischen Eisschild gehört? Das ist eine riesige Eisplatte, die auf dem Meeresboden aufliegt. Sie hat sich erwärmt, ist teilweise getaut und ins Rutschen gekommen. Nun haben Wissenschaftler ihre These erhärtet, dass der sogenannte Kipppunkt überschritten worden ist. Diese These besagt, so schrieb kürzlich Klimaforscher Stefan Rahmstorf in seinem Blog, dass das Eis nun immer weiter unter Wasser rutscht und die Entwicklung nicht mehr rückgängig gemacht werden kann, wodurch in den nächsten Jahrhunderten der Meeresspiegel um mehrere Meter steigen wird. Klimaforscher haben etliche solcher Kipppunkte identifiziert und warnen davor, dass manche Verschlechterungen der Lebensbedingungen ohne schnellen Klimaschutz nicht mehr aufzuhalten sind oder nicht mehr rückgängig gemacht werden können.

Es gibt also keinen rationalen Grund, warum es um den Klimawandel still geworden ist. Nach dem kürzlich veröffentlichten Klimabericht des IPCC kennt der Graph der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre nur eine Richtung: steil nach oben. Das Gleiche gilt für die Temperatur.

Wie viel Photovoltaikleistung ist in Deutschland nötig?

Es gibt immer viele Wege, die zum Ziel führen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat simuliert, wie Deutschland vollständig und möglichst günstig regenerativ mit Strom und Wärme versorgt werden könnte. Dabei kamen Photovoltaik, Windkraft an Land und zur See sowie Wasserkraft zum Zuge. Der Computer hat das System mit den niedrigsten Kosten gesucht. Heraus kam eine Photovoltaikleistung von 170 bis 250 Gigawatt, also vier- bis sechsmal so viel, wie bisher installiert sind. Die Kosten des Energiesystems steigen in den Berechnungen allenfalls in der Übergangsphase. Dabei haben die ISE-Experten absichtlich Kostenschätzungen der Internationalen Energieagentur benutzt. Es soll kein Verdacht aufkommen, dass die Kostenannahmen zu solarfreundlich sind.

Die Leitstudien des Bundesumweltministeriums und andere Studien behaupten, dass weniger Photovoltaik nötig sei. In diesen Studien haben Wissenschaftler allerdings in der Regel enge Grenzen für die berechneten Szenarien vorgegeben, statt ohne Beeinflussung durch politische Ziele den Computer das Optimum ausrechnen zu lassen. In der entsprechenden Studie des Sachverständigenrates für Umweltfragen wurde der Ausbau der Photovoltaik zum Beispiel auf 110 Gigawatt begrenzt, weil es nicht genug Flächen gebe.

Gibt es genug Flächen für Solarkraftwerke?

Nach den Berechnungen des Fraunhofer ISE gibt es genug Dachflächen, um 75 Prozent der Module aufzunehmen, die für das berechnete Ausbauziel von 200 Gigawatt nötig sind. Außerdem: Selbst wenn man die gesamte Leistung auf Feldern installieren würde, wären nur 136.000 Hektar Land nötig. Das sind nur 0,8 Prozent der landwirtschaftlich genutzten Fläche und damit weniger, als bisher stillgelegt wurde.

Ist es günstiger, den Solarstrom in der Wüste zu erzeugen?

Vermutlich nicht. Das prominenteste Beispiel, bei dem das misslang, ist Dessertec. An dieser Initiative beteiligten sich auch die großen Elektrizitätsversorger RWE und Eon aus Deutschland. Diese Initiative hatte zum Ziel, Solarenergie in Nordafrika zur Stromerzeugung zu nutzen und den Strom teilweise nach Europa zu transportieren. Im Herbst 2014 scheiterte sie endgültig. Die Leitungen sind zu teuer und das Projekt ist politisch schwierig, weil auch die Transitländer zustimmen müssten und die Länder in Nordafrika die Solarenergie zunächst für sich selbst ausbauen wollen.

Was hilft eine Energieform wie die Photovoltaik, die nachts keinen Strom produziert und im Winter schwächelt?

Die abstrakte Antwort ist, dass man, um das herauszufinden, das gesamte Energiesystem simulieren muss, so wie es das Fraunhofer ISE und der Sachverständigenrat für Umweltfragen getan haben. Zum einen haben sie mit realen Wetter- und Stromverbrauchsdaten berechnet, dass für einen Energiemix nur auf Basis von erneuerbaren Energien zu jedem Zeitpunkt genug Strom vorhanden ist. Zum anderen haben sie gezeigt, dass die hohe Solarleistung nur zu wenigen Zeiten zu mehr Überschüssen führt, als das Stromnetz aufnehmen kann. Zusätzlich dienen Stromspeicher dazu, Erzeugung und Verbrauch besser in Deckung zu bringen. Erste Szenarien zeigen, dass die Zusatzkosten durch Batteriespeicher bis 2030 auf fünf Cent pro Kilowattstunde sinken können (Seite 16).

Batteriespeicher können die elektrische Energie nur über einige Tage halten. Um dauerhafter zu speichern, kann mit Hilfe von Sonnen- und Windstrom Erdgas produziert werden (Power-to-Gas). Außerdem kann Solarstrom zum Heizen verwendet werden. Im Gegensatz zu anderen Stromheizungen ist das ökologisch sinnvoll.

Für die konkrete Antwort kann man sich das stromautarke Bürogebäude ansehen, das der Installationsbetrieb Endreß & Widmann Solar im September vorstellte. Es benötigt keinen Netzanschluss mehr und deckt mit Photovoltaik und Umgebungswärme 65 Prozent des Energiebedarfs, ohne dass nachts der Strom ausfällt (Seite 4).

Muss der Ausbau der Photovoltaik darauf warten, dass Speicher installiert werden?

Der Thinktank Agora Energiewende hat kürzlich vorgerechnet, dass bis 2030 die existierenden Stromnetze den Solarstrom aufnehmen können, ohne dass Speicher installiert werden. Das liegt daran, dass die Experten einen beträchtlichen Stromimport und -export annehmen. Das europäische Stromnetz wirkt quasi wie ein großer Speicher. Agora geht von einem Ausbau der erneuerbaren Energien entsprechend den Ausbauzielen der Bundesregierung aus, die ja nicht gerade ehrgeizig sind. Wenn der Ausbau schneller geht, werden Speicher eventuell früher nötig. Die Technologie dafür ist übrigens schon heute vorhanden.

Wie teuer ist Photovoltaik?

900 Euro, 1.300 Euro, 1.600 Euro, 8,5 Cent, 12,5 Cent, 16,5 Cent. Die ersten drei Werte sind mögliche Preise für ein Kilowatt Leistung Photovoltaik: für Freilandkraftwerke, für große Dachanlagen auf Gewerbebauten und für kleine Dachanlagen. Vor fünf Jahren lagen die Stromgestehungskosten für Dachanlagen noch bei 30 Cent pro Kilowattstunde, vor sieben Jahren bei 40 Cent. Photovoltaik ist also schon viel billiger geworden. Und sie kann noch billiger werden. Das Fraunhofer ISE erwartet im Jahr 2030 Stromgestehungskosten von nur noch 5,5 bis 9,5 Cent pro Kilowattstunde.

Aber ist das billig? In Großbritannien hat die Regierung zugesichert, den Strom eines geplanten neuen Atomkraftwerks über 35 Jahre mit 11,6 Cent pro Kilowattstunde zuzüglich eines Inflationsausgleichs zu bezahlen. Nimmt man zwei Prozent Inflation an, kostet die Kilowattstunde 16 Cent. Da sind Photovoltaik-Freiflächenanlagen schon heute deutlich billiger. Dieser Abstand wird in Zukunft noch steigen. Auch den Vergleich mit fossilen Kraftwerken brauchen Photovoltaik-Freilandanlagen nicht zu scheuen.

Die Stromgestehungskosten von Gaskraftwerken beziffert Prognos mit rund 9,5 Cent pro Kilowattstunde, die von Braunkohlekraftwerken mit 5,6 Cent. Dass Kohlestrom so billig ist, liegt auch daran, dass der Emissionshandel nicht funktioniert. Ursprünglich sollte es um die 30 Euro kosten, eine Tonne Kohlendioxid in die Luft zu pusten. Derzeit liegt der Zertifikatspreis bei sieben Euro. Wissenschaftler des Umweltbundesamts haben berechnet, dass eine Tonne Kohlendioxid Klimakosten von etwa 80 Euro verursacht. Legt man das auf den Braunkohlestrom um, kostet dieser etwa 15 Cent pro Kilowattstunde, also deutlich mehr als Solarstrom.

Wie wirken sich neue Anlagen auf den Strompreis aus?

Der Photovoltaikmarkt wird gerne in Gigawatt charakterisiert. Wenn ein Gigawatt Photovoltaikanlagen zugebaut werden, produzieren sie etwa halb so viel Strom wie ein Kohlekraftwerk. Dann müssen durch die im EEG garantierten Zahlungen an den Betreiber etwa 0,03 Cent je Kilowattstunde zusätzlich auf die Stromverbraucher umgelegt werden, die nicht von der EEG-Umlage befreit sind. Das macht 0,1 Prozent des Haushaltsstrompreises aus. 2014 werden vermutlich 1,7 Gigawatt zugebaut. Deren Effekt auf den Strompreis ist also marginal.

Die Auswirkungen einer Fünf-Kilowatt-Anlage auf einem Einfamilienhaus lassen sich daher kaum noch erfassen. Sie kostet andere Stromverbraucher gerade einmal 0,0000001 Cent je Kilowattstunde. Die Installationspreise und die Einspeisevergütung sind also in den vergangenen Jahren so stark gefallen, dass sich neue Photovoltaikanlagen fast gar nicht mehr auf den Strompreis auswirken.

Die Photovoltaikanlagen führen übrigens dazu, dass durch die Effekte an der Strombörse die Beschaffungskosten für die Energieversorger sinken, da der Solarstrom die Preise an der Strombörse reduziert. Allerdings können die gesunkenen Börsenstrompreise erst mit Verspätung beim Verbraucher ankommen, da die Versorger den Strom am Terminmarkt einkaufen. Es werden dabei Stromverträge für die Zukunft verkauft. Dort ist die Entwicklung eindeutig: Die Preise haben sich seit Mitte 2010 nahezu halbiert.

Erhöhen sich durch die neuen Photovoltaikanlagen die Kosten für den Ausbau der Stromnetze?

Die Kosten für Instandhaltung und Ausbau des Stromnetzes werden mit den Netzentgelten auf die Verbraucher umgelegt. Da gibt es in Deutschland erhebliche regionale Unterschiede. Durchschnittlich zahlen Verbraucher nach Angaben des Bundesverbandes der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) sechs Cent pro Kilowattstunde, je nach Region können es auch zwei Cent mehr oder weniger sein. Für das kommende Jahr werden nach einer Lichtblick-Analyse 24 von 33 Netzbetreibern die Entgelte erhöhen, durchschnittlich um 3,5 Prozent.

Der BDEW hat untersuchen lassen, wie sehr die Netzumlage durch den Ausbau der erneuerbaren Energien bis 2030 steigen könnte. Nach den Schätzungen werden es zwischen 0,2 und 2,5 Cent pro Kilowattstunde sein. Es ist allerdings sehr umstritten, wie die Netze am besten gestaltet werden, so dass es eventuell auch günstiger geht. Die klassische Methode ist, neue Leitungen zu verlegen. Eventuell wird es aber günstiger, Speicher einzubauen, sogenannte regelbare Ortsnetztrafos zu verwenden oder Photovoltaikanlagen besser regelbar zu machen. Egal wie, es sieht also so aus, als ob der Photovoltaikausbau nicht zu einer Explosion der Netzentgelte führen wird.

Ist die EEG-Umlage auf den Strompreis hoch?

2015 wird die EEG-Umlage 6,17 Cent je Kilowattstunde betragen, was rund 20 Prozent des Haushaltsstrompreises entspricht. Damit werden die meisten Verbraucher die Umlage als hoch empfinden, auch wenn der Anteil der Umlage an den gesamten Enegiekosten, die auch die für Heizung und für Benzin umfassen, klein ist. Die EEG-Umlage hat sich in den letzten Jahren aber nicht deshalb so erhöht, weil die Ausschüttungen an die Betreiber so stark gestiegen wären, sondern weil andere Kosten mit hineingerechnet wurden und die Börsenstrompreise gesunken sind (siehe Grafik).

Die höchsten Kosten in der Umlage verursachen die alten Anlagen. Die Kosten neuer Anlagen und die Einspeisevergütung sind so stark gesunken, dass neue Anlagen kaum noch zu einer Erhöhung der Umlage führen. Daher steht der Vorschlag im Raum, dass man die bisherigen Kosten als Investitionskosten werten und nicht mehr auf den Strompreis umlegen sollte.

Dank dieser Investitionskosten hat die Solarenergie (und mit ihr die anderen erneuerbaren Energien) weltweit dermaßen an Schwung gewonnen, dass jetzt auch für viele ärmere Länder die Hoffnung besteht, dass sie ihre Energiekosten senken oder überhaupt zum ersten Mal eine Stromversorgung abgelegener Gebiete aufbauen können.

2020 endet für die ersten nach dem EEG gebauten Anlagen die Einspeisevergütung. Dadurch sollte die EEG-Umlage ab dann und in den Folgejahren deutlich sinken. Aber bereits 2015 wird sie das erste Mal seit der Einführung reduziert.

Wie wirken neue Anlagen auf den Industriestrompreis?

Energieintensive Unternehmen müssen auf einen Großteil ihres Stroms nur den privilegierten Satz von 0,05 Cent je Kilowattstunde EEG-Umlage zahlen. Diese 0,05 Cent werden wiederum teilweise dadurch kompensiert, dass durch den Ausbau der Erneuerbaren die Börsenstrompreise sinken, wovon diese Betriebe direkt profitieren. Auf der anderen Seite gibt es aber viele Industriezweige mit kleinen und mittelständischen Unternehmen, die die volle EEG-Umlage von derzeit 6,24 und 2015 dann 6,17 Cent je Kilowattstunde zahlen müssen. Allerdings erhöhen neue Anlagen die Umlage nur noch marginal.

Worunter hat das Image in den letzten Jahren gelitten?

In den letzten Jahren wurde viel mehr Photovoltaikleistung zugebaut als ursprünglich erwartet. Darüber kann man sich ärgern, weil die Stromkosten stärker als gedacht gestiegen sind, oder sich freuen, weil der Boom dazu beigetragen hat, Solarstrom weltweit zu einer ernstzunehmenden Alternative zu entwickeln.
Der große Zubau hat aber vor allem dazu geführt, dass die Kraftwerksbetreiber innerhalb von nur wenigen Jahren harte Konkurrenz bekommen haben. Photovoltaik nimmt ihnen bereits 5,7 Prozent des Marktes weg, Windkraft und die anderen Erneuerbaren tun ihr Übriges.

Gleichzeitig war zu beobachten, dass es viele Kampagnen gegen die Solarenergie gab. Tina Ternus hat in mühevoller Kleinarbeit zusammengetragen, wie insbesondere die Photovoltaik seit 2009 immer mehr zum Sündenbock gestempelt wurde (mehr unter www.pv-magazine.de, Webcode 8476). Meist ist nicht nachzuweisen, wer mit welchen verdeckten Methoden agiert. Im Zusammenhang mit dem Atomausstieg hat die „taz“ ein Dokument veröffentlicht, in dem das Atomforum bei der Agentur DAA eine Kampagne mit dem Slogan „Energieverantwortung für Deutschland“ bestellt. Das Ziel: „Bis zur Bundestagswahl 2009 Grundstimmung pro Laufzeitverlängerung herstellen.“ Auch andere Agenturen bieten als Dienstleistung die „orchestrierte Kommunikation“ an, bei der zum Beispiel „ausgesuchte kommunikative Pflöcke mit dem richtigen Timing eingeschlagen werden“. Schwer durchschaubare Studien gibt es in der Tat viele.