ETH-Klimablog - Energie - Potenzial des Solarstroms wird unterschätzt

ETH life zum Thema

Welternährung: «Ein nahrhafter Denkanstoss» (17.10.13)
Klimaforschung: «Klimaforschung im Dialog» (4.10.13)
Klimaforschung: «Emissionen verpflichten uns langfristig» (27.9.13)
Energieforschung: «Der Asket unter den Motoren» (12.9.13 )

Blog-Schwerpunkte

Die Beiträge geordnet nach Wissensgebieten rund um den Klimawandel:
>Klimaforschung
>Umweltfolgen
>Energie
>Mobilität
>Wirtschaft
>Politik
>Stadtentwicklung
>Welternährung
>Nord-Süd

Archive

Potenzial des Solarstroms wird unterschätzt

27.09.2011 von

In den aktuellen Diskussionen um Atomausstieg-Szenarien wird die Photovoltaik immer erwähnt. Man attestiert ihr endlich eine massgebliche Bedeutung in der zukünftigen Stromversorgung – doch die der Photovoltaik zugesprochenen Potenziale sind immer noch in den meisten Fällen zu konservativ.

Auch im Zwischenbericht zu den angepassten Energieszenarien des Bundesamtes für Energie vom vergangenen Juni wird die Solarenergie konservativ eingeschätzt: Bis im Jahr 2035 sollen maximal 2900 GWh aus Solaranlagen stammen, bis im Jahr 2050 bis zu 10’400 GWh. Das wären 5 Prozent, respektive 18 Prozent unseres heutigen Strombedarfs.

Doch Swissolar hat anlässlich der Photovoltaik-Tagung vom 14. März 2011 aufgezeigt, dass deutlich mehr und dies vor allem rascher machbar wäre. Bereits 2025, also nach Wegfall ungefähr der Hälfte der heutigen AKW-Leistung, könnte Solarstrom 20 Prozent des heutigen Strombedarfs abdecken.

Solarbranche fordert 20% Solarstrom bis 2025

Ein zentrales Argument für die höhere Forderung von Swissolar sind die verfügbaren Flächen: Rund 200 km2 bestens geeignete Dach- und Fassadenflächen auf unseren Gebäuden warten darauf, für die Solarenergienutzung eingesetzt zu werden. Weitere Potenziale gibt’s beispielsweise auf Lärmschutzwänden oder Lawinenverbauungen. Für die Produktion von 12’000 GWh (ein Fünftel des heutigen Stromverbrauchs) genügen gerade mal 90 km2. Ein durchschnittlicher jährlicher Zubau auf einer Fläche von 6 Quadratkilometer genügt, um das Ziel von 20% Solarstrom bis 2025 zu erreichen. Und das Gute daran ist: Die Hälfte dieses Zubaus könnte besonders kostengünstig und ästhetisch überzeugend auf Neubauten erfolgen, denn die Gebäudefläche in der Schweiz nimmt jährlich um etwa drei Quadratkilometer zu. Die Berechnungen zeigen zudem, dass bis 2050 noch deutlich mehr als 20% Solarstrom möglich sind, ohne dass dabei Anlagen auf der grünen Wiese erstellt werden müssen.

Photovoltaik-Anlagen sind eine sinnvolle Investition

Die Preise für Photovoltaik-Anlagen sinken weiterhin rasant: Allein im laufenden Jahr erwarten wir in der Schweiz eine Absenkung um 15-20%. Auch in den folgenden Jahren dürfte die Absenkungsrate bei 10% liegen. Dies ganz im Gegensatz zu den Strompreisen ab Steckdose – hier sind Klimaschutzmassnahmen, steigende Öl- und Gaspreise sowie Sicherheitsanforderungen an AKW preistreibende Faktoren. Dies führt dazu, dass die Mehrkosten für Solarstrom laufend sinken. Der Aufbau einer Produktionskapazität für 12’000 GWh Solarstrom könnte deshalb mit dem bestehenden Instrument der kostendeckenden Einspeisevergütung finanziert werden, wobei der Aufschlag pro Kilowattstunde konsumierten Stroms temporär auf maximal drei Rappen steigen würde – pro Durchschnittshaushalt sind das weniger als 10 Franken pro Monat. Die so erstellten Anlagen produzieren anschliessend während über 30 Jahren praktisch kostenlos Strom!

Forschung und Weiterbildung sind nötig

Parallel zur kostendeckenden Einspeisevergütung braucht es verstärkte Anstrengungen in den Bereichen Aus- und Weiterbildung sowie angewandte Forschung. So kann sichergestellt werden, dass die neuen Solaranlagen fachgerecht aufgebaut werden. Ebenfalls wichtig ist ein zielgerichteter Ausbau der Stromnetze zu «Smart Grids»: Dank der vorwiegend dezentralen Struktur der Stromproduktion sind zwar kaum zusätzliche Übertragungskapazitäten nötig, aber es braucht Massnahmen, um die unregelmässig anfallende Produktion der erneuerbaren Energieträger optimal mit dem Verbrauch in Einklang zu bringen.

Wasserkraft, Solarstrom, Stromeffizienz sind die Standbeine unserer zukünftigen Stromversorgung

Die Schweiz ist prädestiniert für einen raschen und weitgehenden Umstieg auf eine erneuerbare Stromproduktion: Die Wasserkraft liefert bereits jetzt 60% des Bedarfs und ergänzt den Solarstrom ideal.

Wichtig ist jedoch, dass die zu erwartende Elektrifizierung verschiedener Bereiche (z.B. neue Geräte, Wärmepumpen) durch Energiesparmassnahmen mindestens kompensiert wird, damit der Stromverbrauch nicht weiter ansteigt. In einer Übergangsphase dürfte es zudem Sinn machen, mit dezentralen Blockheizkraftwerken bestehende Heizungen zu ersetzen. Diese liefern zusätzlichen Winterstrom und ersetzen ineffiziente bisherige Heizungen, womit auch dem Klimaschutz Rechnung getragen wird.

Weiterführende Informationen

www.swissolar.ch/de/strom-von-der-sonne/20-pv-bis-2025/

Zum Autor

Gastautor David Stickelberger ist Geschäftsleiter von Swissolar, dem Schweizerischen Fachverband für Sonnenenergie.

Graphik

 

Mit nur 12 m2 Modulfläche pro Bewohner können wir 20% unseres Strombedarfs erzeugen!

Mit einer Umlage von weniger als 3 Rappen pro konsumierte Kilowattstunde lässt sich das Swissolar-Ziel erreichen.





Kommentare (10) >Alle Kommentare aufklappen>Alle Kommentare zuklappen

Sehr geehrter Herr Stickelberger,
Ihr Vorschlag bis 2025 20% des schweizerischen Stroms solar zu erzeugen wurde von Herrn Hansulrich Hörler und auch von mir als zum Scheitern verurteilt zurückgewiesen, denn bis 2025 wird es nicht gelingen einen so grossen Solarstromanteil ins Schweizer Elektrizitätsnetz zu integrieren, was vor allem am Tagesgang der Sonnenergieerzeugung liegt: Mehr als 50% der Solarenergie fällt in der Zeit zwischen 10 Uhr 30 und 15 Uhr 30 an und bis 2025 wird der nötige Netzausbau und Pumpspeicherbau nicht realisiert werden.

Der Versuch ihren Vorschlag zu realisieren würde in seinen Folgen – Zwangsabschaltung von Photovoltaikanlagen an heissen Sommertagen – die Solarenergie insgesamt diskreditieren und wäre auch für sie kontraproduktiv.

Realistisch ist dagegen der Vorschlag der Studie Energiezukunft Schweiz, welche den Photovoltaikanteil nur langsam erhöhen will und welche zudem eine hohen Anteil von Photovoltaik an der CH-Stromproduktion von der Verfügbarkeit von günstigen Batterien abhängig macht. Nach dieser Studie (siehe Abbildung 11) sollen im Jahr 2025 erst 3 Terawattstunden Energie aus Sonne produziert werden und der grösste Zuwachs bei der Photvoltaik wird erst ab 2035 erfolgen, so dass im Jahre 2050 18 Terwattstunden Strom photovoltaisch erzeugt werden. Dabei sind bis ins Jahr 2040 keine neuen Speicherkraftwerke nötig, denn die solare Überproduktion um die Mittagszeit herum wird durch insgesamt 12 Gigawattstunden Batterien abgefangen. Solche Batterien wäre heute allerdings noch viel zu teuer. Die Chancen auf eine neue Generation von langlebigen (viel langlebiger als Blei-Akkus) kostengünstigen Batterien für die Stromzwischenspeicherung aus dem Netz sind gut.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

@Kommentar von werner witschi. 06.10.2011, 14:15
Sehr geehrter Herr Witschi,
Sie schreiben „Wir können uns im diesem Punkt einig sein, die Netze müssen in jedem Fall ausgebaut werden.“ und erwecken damit den Eindruck, das Ausmass des nötigen Netzausbau sei unabhängig vom Kraftwerktyp. Das trifft nicht zu. Entscheidend für den nötigen Netzausbau ist die maximal abgegebene Leistung des Stromlieferanten. Leider ist der Unterschied zwischen maximaler und durchschnittlicher Leistungsabgabe bei der Photovoltaik sehr ungünstig (bis zu einem Faktor 10). In Deutschland gibt es jetzt schon längere Perioden von Überschussstrom aus Windturbinen (vor allem im Winter) und ab einem PV-Anteil von 15% wird es auch PV-Überschusstrom geben. Oft müssen solche Stromproduzenten dann vom Netz getrennt werden. Eine Lösung gäbe es für PV: Für jedes installierte peak-Kilowatt müsste eine lokale Batteriekapazität von mindestens 1 KWh bereitstehen. Kostengünstige Batterien für solche Anwendungen scheinen in Entwicklung begriffen. Mit solchen Batterien könnte peak-shaving realisiert werden. Der Strom würde zur Hälfte erst am Abend und am frühen Morgen eingespiesen werden, womit einige Hochspannungsleitungen und Pumpspeicher eingespart werden könnten.

Meine Aussage, dass die Installationkosten in CH schon höher sind als die Modulkosten muss ich zurückziehen. Die Materialkosten scheinen auch in CH zu überwiegen, allerdings gehören dazu nicht nur die Modulkosten, sondern auch Kosten für die Wechselrichter, Leitungen, die Befestigung etc. Die Modulkosten allein werden aber schon bald weniger als 50% der Gesamtkosten ausmachen.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

@Herr Holzherr: Danke für die Folien des Neujahrsgespräches. Wie Sie darauf unschwer erkennen können, ist ein heutiges Mühleberg noch nicht mal am 380 kV Netz angschlossen. Nun können wir daraus schliessen, dass diese Erweiterung im Falle eines Neubaus zwingend hätte passieren müssen, auf Ebene 380 kV und 220kV. Bei Grossanlagen wird dies jedoch eigenartigerweise häufig „vergessen“ zu kommunizieren. Nun bei den Erneuerbaren läuft dies anders. Die ganzen Netzausbauten, so scheint es, sind nur nötig, weil sich der eine oder andere Bürger „erfrecht“ auch zum Produzenten zu werden. Wir können uns im diesem Punkt einig sein, die Netze müssen in jedem Fall ausgebaut werden.
Die Probleme, mit welchen Sie uns hier konfrontieren, sind primär ein Resultat der Energiepolitik der letzten Generationen: grosse zentrale Werke mit einem Verteilnetz von dick zu dünn.
Die Zukunft gehört den gescheiten Netzen und das Thema Grundlast, oder eben Grundagebot, hat eine andere Bedeutung.

Interessant wäre auch noch die Quelle Ihrer Aussage, dass die Installationskosten heute in der Schweiz schon höher sind als die Modulkosten. Zumindest bei mir sind es nur 30% Arbeit und 70% Material. Bei einem kW-Preis von ca. 5’000.- bei Hausanlagen.

Zeigt sich doch wieder ein Unterschied zwischen dem realen Markt und der Theorie.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 1

@Kommentar von werner witschi. 05.10.2011, 8:06

Sehr geehrter Herr Witschi,
Sie fragen ob für eingespiesenen Strom ein paralleles Netz („für die andere Richtung“) gebaut werden müsse.
Dies ist nicht der Fall. Aber wie sie sehr richtig bemerken, nicht alle Leitungen sind gleich dick. „Dicke Leitungen“ braucht es wenn viel Storm fliesst und/oder die Spannung hoch ist. Wie sie sehr richtig bemerken, geht unsere gegenwärtige Stromversorgung davon aus, dass am meisten Strom in den Leitungen fliesst, die von den Kraftwerken kommen, nach den Verteilern in den Quartieren ist demenstprechend die Annahme, dass dort weniger Strom fliesst. Ein Haushalt kann zudem nur einen bestimmte maximale Menge Strom konsumieren. Wird diese maximale Menge überschritten fliegen die Sicherungen heraus – entweder beim Haushalt selber oder aber beim Verteiler.

Nun ist es offensichtlich, dass diese gegenwärtige „Stromarchitektur“ ungeeignet/überfordert ist, wenn ein Quartier plötzlich an einem heissen Mittag massiv Strom produziert. Denn nun fliesst der Strom in die Gegenrichtung von allen Häusern zu den Quartierverteilzentren/Leitungen und es kann die Strommengen überschritten werden für die die Verteilanlage ausgelegt wurde.
Das Bundesamt für Energie ist sich dieser Problematik bewusst. Unter anderem finden sie im Foliensatz Neujahrsgespräch BFE – ENSI – PSI 12.01.2011 unter dem Titel „Ausbau der Netzinfrastruktur“ eine Übersicht der 39 identifizierten Ausbauprojekte für das Übertragungsnetz der Überlandwerke (50 Hz).

Das Problem der „Stromschwemme“ kommt davon, dass am Mittag 10 Mal mehr Photovoltaikstrom produziert wird als im Tagesdurchschnitt. Eine Lösung, die auch viele Pumpspeicherkraftwerke überflüssig machen würde, wäre die Pufferung des überschüssigen Stroms in Batterien der Privathaushalte mit PV.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

Herr Holzherr, versteh ich das nun richtig, dass zwar alle Gebäude irgendwie ja heute mit Strom versorgt werden, dies über ein bestehendes Netz, das von dicken Leitungen aus den Werken immer dünner wird, bis zu meinem Häuschen und wenn nun alle diese Gebäude, inkl. meinem Häuschen, anfangen selber Strom produzieren dafür fast so etwas wie ein paralleles Netz mit umgekehrten Vorzeichen gebaut werden muss, also ein bestehendes Netz, das von zentral zu dezentral geht, umgekehrt nicht funktioniert?
Kann ja sein…..

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 0 Daumen runter 0

20% Solarstrom (12 Terawattstunden) will David Stickelberger bis 2025 auf 90 Quadratkilometer Schweizer Dächern erzeugen.
Das wäre allerdings mit einigen Problemen verbunden, wie ich bereits im letzten Kommentar anmerkte. An heissen Sommermittagen gäbe es beispielsweise bis zu 6 Gigawatt Überschussstrom, der über neu zu erstellende Hochspannungsleitungen in Pumpspeichern gespeichert werden müsste.
Es gibt aber weitere Probleme: Nicht nur wird 50% der Sonnenenergie in den 5 Tagesstunden um den Mittag herum eingestrahlt, zudem erhält Zürich im Winter nur halb soviel Sonne wie im Sommer. Die Schweiz produziert im Winter aber sowieso zuwenig Strom und muss ihn teilweise importieren. Das Verhältnis Stromproduktion Winter/Sommer verschlechtert sich also weiter mit einem grösseren Solarstromanteil.

Spricht dies alles gegen die Erneuerbaren Energien Wind und Sonne? Scheitern die unregelmässig anfallenden Erneuerbaren Energien an den fehlenden oder zu teuren, zu aufwendigen Speichern?
Nur bedingt: Für ein einzelnes Land wird es tatsächlich schwierig auf Sonne und Wind zu vertrauen, denn es kann ohne weiteres beides ausbleiben. Erst ein transeuropäisches Hochspannungstransportnetz ändert die Situation, denn es kann Offshore-Windstandorte mit Solarstromstandorten verbinden und die Wasserkraft aus Skandinavien, den Pyprenäen und der Schweiz für ganz Europa als Speichermedium erschliessen.
In einem offenen europäischen Energiemarkt mit gutem Netz könnten Produktionsschwankungen viel besser ausgeglichen werden. Für die Schweiz wäre es dann wohl billiger den Solarstrom aus Spanien zu beziehen, selbst wenn CH die Hochspannungsleitungen von Spanien in die Schweiz selbst finanzieren müsste, denn man spart wohl 10 Cents pro Kilowattstunde für Strom aus Spanien, bei 12 Terawattstunden also 1.2 Milliarden Euro pro Jahr.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 0

20% Solarstrom bis 2025 und damit zusätzliche 12 Gigawattstunden Solarstrom, erzeugt auf 90 Quadratkilometer Dachfläche wie hier von David Stickelberger vorgerechnet, sind machbar, allerdings zu einem höheren materiellen und immateriellen Preis als hier behauptet.
Denn der erzeugte Solarstrom hat einen starken Tagesgang und die Solarstromleistung ist an einem heissen Sommermittag 10 Mal höher als im Tagesdurchschnitt: 50% des Solarstroms wird zwischen 10 Uhr 30 und 15 Uhr 30 erzeugt und in diesen 5 Stunden geben die geplanten Solarpanel in CH an heissen Sommertagen zwischen 4 und 8 Gigawatt an Leistung ab, was 4 bis 8 grossen AKW’s entspricht. Dies bedeutet, dass 2025, wenn alle AKW’s noch in Betrieb sind, an heissen Tagen bis zu 6 Gigawatt Solarstromleistung überschüssig sein können und über neu zu erstellende Hochspannungsleitungen in 6 zusätzlichen Pumpspeicherkraftwerken von der Kapazität von Linth-/Limmern abgeführt werden müssen. Ein Export des überschüssigen Stroms wird wohl nur selten möglich sein, denn auch in D, I und A kann zur gleichen Zeit überschüssiger Solarstrom anfallen. Die zusätzlichen Kosten für die Pumpspeicher und die Leitungen, die wohl bis auf Quartierebenen verstärkt werden müssen, werden auf 1.5 Rappen pro Kilowattstunde geschätzt (BFE). Aber schon die Einspeisevergütung allein wird den Strom eher um 4 Rappen pro Kilowattstunde teurer machen als um die behaupteten 3 Rappen, denn in CH sind die Installationskosten für Photovoltaik viel höher als im Ausland und jetzt schon höher als die Modulkosten, so dass es realistisch ist von über den Zeitraum bis 2025 durchschnittlich 20 Rappen Einspeisekosten über dem Normaltarif zu rechnen. Insgesamt komme ich also auf einen Strompreisaufschlag von 5.5 Rappen für 20% Solarstrom. Zu den immateriellen (und eventuell auch materiellen Kosten) kommt noch ein erhöhtes Risiko für Blackouts bei längeren Perioden ohne Sonne.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 2 Daumen runter 0

„Die so erstellten Anlagen produzieren anschliessend während über 30 Jahren praktisch kostenlos Strom!“ Kostenlos, wirklich? Und wer bezahlt die Amortisation und die Einspeisevergütungen? Und die Kosten für den Ausbau und Betrieb der Pumpspeicherwerke oder für die fossilen Kraftwerke, die für die sonnenarmen Wintermonate genügend Kapazität haben müssen, um fast die ganze Energieproduktion zu übernehmen. Dafür laufen sie dann während der Sommermonate im Leerlauf mit, und können dann wohl kaum ihre Amortisation und Betriebskosten einspielen. Entsprechend müssen die Preise dann generell drastisch angehoben werden.

Und nach 30 Jahren müssen 90 km2 PV-Panels entsorgt und wieder produziert werden.

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 3 Daumen runter 2

@H. Hörler : Ob da, bei einer Gesamtbetrachtung, wirklich CO2-Emissionen reduziert werden, ist fraglich.

„In seiner Untersuchung der ökonomischen und ökologischen Auswirkungen des Gesetzes für den Vorrang erneuerbarer Energien (EEG) für das Bundesforschungsministerium kommt Prof. Dr. André Schmidt, Volkswirt an der Universität Witten/Herdecke zu einem vernichtenden Urteil: Kontraproduktiv! „Das Gesetz erspart uns in Europa kein Mikrogramm Kohlendioxid, subventioniert die Kohlekraftwerke im Ausland, die Solarmodulhersteller in China und die deutsche Solarindustrie kommt dadurch auch nicht besser auf den Markt.““
http://idw-online.de/de/news442759

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 1 Daumen runter 0

20 % Stromanteil durch Fotovoltaik in der Schweiz im Jahresdurchschnitt kann man sich von den benötigten Flächen und in Zukunft auch von den Finanzen her vorstellen. Da an einem schönen Sommertag dann aber deren Leistungsspitze weit höher liegt als der mögliche Stromverbrauch und weder Wind-, Laufwasser- noch restliche AKW zurückgefahren werden sollen, müsste eine gewaltige Leistung von neuen Pumpspeicherwerken in den Bergen übernommen werden. Am Liebsten würde man diese Energie für den Winter speichern, wo die Solarstromproduktion in den schlechtesten Monaten etwa dreimal kleiner ist als in den besten Sommermonaten, doch das würde sehr grosse Speicherseevolumen beanspruchen. Ein grosser Stromanteil Fotovoltaik bedingt also beträchtliche Zusatzkosten und kommt wohl ohne gewisse fossile Kraftwerke für den Winter nicht aus. Wurden solche Szenarien mit realen Daten für den Jahresverlauf schon seriös durchgespielt oder betrachtet man hier jeweils nur den wenig aussagenden Jahresdurchschnitt?

Ich bin gleicher bzw. anderer Meinung: Daumen hoch 6 Daumen runter 0

top
 
FireStats icon Powered by FireStats