Der Solar-Rebound-Effekt könnte den Strombedarf in Europa bis 2050 um fünf Prozent erhöhen

Wer eine Photovoltaik-Anlage auf sein Dach installiert, könnte über sekundäre Effekte seinen Stromverbrauch in die Höhe treiben. In Europa könnten so zusätzliche Systemkosten von bis zu 23,5 Milliarden Euro pro Jahr entstehen, wie eine neue Studie ergab.

Mensur Delic und Michael Bucksteeg von der Fernuniversität in Hagen untersuchten die Rolle dieses Phänomens, das sie als Solar-Rebound-Effekt bezeichnen, innerhalb des europäischen Energiesystems, indem sie verschiedene Intensitäten des Effekts in ein Open-Source-Optimierungsmodell des europäischen Energiesystems integrierten.

Die Untersuchung ergab, dass der Solar-Rebound-Effekt den Strombedarf bis 2050 um 63 Terawattstunden auf 314 Terawattstunden erhöhen könnte, was im Worst-Case-Szenario einen Anstieg des Gesamtbedarfs in Europa um bis zu 5,1 Prozent bedeuten würde. Dieser zusätzliche Bedarf würde mehr erneuerbare Energieerzeugung und Netzflexibilität erfordern, was die Gesamtkosten des Stromnetzes zwischen 2030 und 2050 um 6,7 bis 23,5 Milliarden Euro jährlich erhöhen könnte.

Delic und Bucksteeg erklärten pv magazine, ihre Arbeit habe deutlich gemacht, dass der Solar-Rebound-Effekt derzeit in offiziellen Energiesystemplanungen und Emissionsminderungsszenarien nicht berücksichtigt werde, was eine erhebliche Lücke hinterlasse. Die beiden fügten hinzu, dass nicht nur das Ausmaß des Rebounds von Bedeutung sei, sondern auch dessen Zeitpunkt.

„Wenn Haushalte während sonniger Stunden zusätzlichen Strom verbrauchen, kann das System diesen Bedarf zu relativ geringen Kosten decken“, erklärten sie. „Wenn sich der Rebound-Verbrauch jedoch aufgrund eines höheren Grundbedarfs oder veränderter Nutzungsmuster in die Abendstunden oder in den Winter verlagert, entsteht ein Bedarf an mehr Windenergie, Batteriespeichern und kostspieligen Langzeit-Reservesystemen wie Wasserstoff, was die Anforderungen an die Infrastruktur und die Kosten erheblich erhöht.“

Delic und Bucksteeg wiesen zudem darauf hin, dass dieser Effekt regressive Verteilungsfolgen mit sich bringe. „Die zusätzlichen Systemkosten werden über höhere Preise an alle Stromverbraucher weitergegeben und belasten Haushalte, die sich die Installation einer Photovoltaik-Anlage nicht leisten können, unverhältnismäßig stark“, erklärten sie.

Ein begleitender Policy Brief zu der Studie fordert die politischen Entscheidungsträger auf, den Solar-Rebound-Effekt in die offizielle Systemplanung einzubeziehen, um sicherzustellen, dass die Energieinfrastruktur auf eine realistische Nachfrage ausgelegt ist. Er betont zudem, dass der Effekt nicht als fester Anstieg der Nachfrage betrachtet werden sollte, da sein zeitlicher Verlauf je nach Tageszeit und Jahreszeit variiert und somit den Infrastrukturbedarf, die Systemkosten und die Planungsergebnisse erheblich verändern kann.

Delic und Bucksteeg erklärten zudem, dass unter verbindlichen Emissionsobergrenzen und Klimazielen der durch den Solar-Rebound-Effekt verursachte zusätzliche Bedarf durch erneuerbare Energiequellen gedeckt werden muss.

„Ob dies mehr Solar- oder Windkapazitäten bedeutet, hängt vom Zeitpunkt des Rebound-Effekts ab“, sagten die Autoren. „Der damit verbundene Anstieg des Flexibilitätsbedarfs erfordert zusätzliche Batteriespeicher, auch wenn eine flexiblere Nachfrage dazu beitragen kann, diesen Bedarf zu begrenzen. Gleichzeitig können höhere Spitzenlasten, beispielsweise aufgrund des vermehrten Einsatzes von Klimaanlagen in Systemen mit sommerlichen Spitzenlasten, den Bedarf an Reservekapazitäten erhöhen, die kurzfristig durch Erdgas und langfristig durch erneuerbaren Wasserstoff bereitgestellt werden.“

Die beiden betonten zudem, dass die Deckung des zusätzlichen Bedarfs nicht einfach nur den Bau weiterer Erzeugungskapazitäten bedeute.

„Die kostengünstigste Strategie hängt entscheidend davon ab, wann dieser Bedarf entsteht. Oberste Priorität sollte daher eine nachfrageseitige Politik mit Anreizen sein, die Haushalte dazu ermutigen, ihren flexiblen Verbrauch auf sonnige Stunden zu verlagern“, erklärten sie. „Wenn es den politischen Entscheidungsträgern gelingt, den Verbrauch auf Zeiten mit hoher Solarstromproduktion zu lenken, beispielsweise durch dynamische Einspeisevergütungsmodelle oder durch die Vorgabe dynamischer Stromtarife für PV-Haushalte, kann das System einen Großteil des zusätzlichen Bedarfs mit relativ geringen Infrastrukturanpassungen auffangen.“

Delic und Bucksteeg wiesen zudem darauf hin, dass der Ausbau der Netzinfrastruktur und eine stärkere grenzüberschreitende Marktintegration dazu beitragen können, den durch den Solar-Rebound-Effekt bedingten zusätzlichen Flexibilitätsbedarf zu decken. „Durch die Ermöglichung eines räumlichen Ausgleichs zwischen erneuerbarer Erzeugung und Nachfrage verringert ein stärker vernetztes System die Abhängigkeit von lokalen Speicher- und Reservekapazitäten und begrenzt so die Gesamtsystemkosten“, erklärten sie.

Ihre Ergebnisse sind in der Forschungsarbeit „Implications of the solar rebound effect for the European energy transition“ (Auswirkungen des Solar-Rebound-Effekts auf die europäische Energiewende) dargestellt, die in der Fachzeitschrift Nature Energy verfügbar ist.

Frühere Untersuchungen zum Solar-Rebound-Effekt aus Australien und Vietnam ergaben, dass dieses Phänomen in jedem Land auftreten kann, in dem die Politik zur Förderung der Solarenergie nicht vollständig und wissenschaftlich fundiert ist. Im vergangenen Jahr stellten Forscher der Universität Bern fest, dass die Installation einer Photovoltaikanlage auf einem Wohnhausdach den Stromverbrauch eines Haushalts um bis zu elf Prozent erhöhen kann.

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