Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland Fassung vom 28.4.2013 Aktuelle Fassung abrufbar unter www.pv-fakten.de Zusammengestellt von Dr. Harry Wirth Bereichsleiter Photovoltaische Module, Systeme und Zuverlässigkeit Fraunhofer ISE Kontakt: Karin Schneider Presse und Public Relations Telefon: +49 (0) 7 61 / 45 88-51 47 Fax: +49 (0) 7 61 / 45 88-91 47 Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE Heidenhofstraße 2 79110 Freiburg [email protected] 1 (76) Fakten zur PV 28.04.13 Inhalt 1.  Wozu dieser Leitfaden? ..................................................................................... 5  2.  Liefert PV relevante Beiträge zur Stromversorgung? ...................................... 5  3.  Ist PV-Strom zu teuer? ....................................................................................... 6  3.1  Stromgestehungskosten ......................................................................................... 7  3.2  Einspeisevergütung ................................................................................................ 8  3.3  Vergütungssumme ................................................................................................ 10  3.4  Preisbildung an der Strombörse und der Merit Order Effekt ............................ 11  3.5  EEG-Umlage ........................................................................................................... 14  3.6  Wird PV-Strom subventioniert? ........................................................................... 17  3.7  Wird die fossil-nukleare Energieerzeugung subventioniert? ............................ 19  4.  Verteuert PV-Stromerzeugung den Strom für Privathaushalte? .................. 20  4.1  Preiseinfluss der großen Stromproduzenten ...................................................... 20  4.2  Preiseinfluss der EVUs........................................................................................... 21  4.3  Preiseinfluss der Politik......................................................................................... 21  4.4  Subventionieren Mieter gut situierte Hauseigentümer? ................................... 23  5.  Exportieren wir massiv PV-Strom ins europäische Ausland? ....................... 24  6.  Bringt eine PV-Anlage vernünftige Renditen? .............................................. 24  7.  Erzeugt PV-Installation nur Arbeitsplätze in Asien? ..................................... 26  8.  Lehnen die großen Kraftwerksbetreiber PV-Installationen ab? ................... 27  9.  Verschlingt die PV-Forschung hohe Fördermittel? ........................................ 29  10.  Überlastet PV-Strom die Netze? .................................................................. 30  10.1  Solarstrom wird dezentral eingespeist ............................................................... 30  10.2  Solarstrom-Produktion ist planbar ...................................................................... 31  10.3  Spitzenproduktion deutlich kleiner als installierte Leistung ............................. 32  10.4  Sonnen- und Windstrom ergänzen sich .............................................................. 32  10.5  Wieviel PV-Strom verträgt unser heutiges Stromnetz? ..................................... 33  11.  Verschlingt die Produktion von PV-Modulen viel Energie? ...................... 34  12.  Konkurriert der PV-Zubau mit der Nahrungsmittelproduktion?............... 34  2 (76) Fakten zur PV 28.04.13 13.  Sind PV-Anlagen in Deutschland effizient? ................................................ 35  13.1  Degradieren PV-Anlagen? .................................................................................... 36  13.2  Verschmutzen PV-Module? .................................................................................. 37  13.3  Arbeiten PV-Anlagen selten unter Volllast? ....................................................... 37  14.  Liefert PV relevante Beiträge zur CO -Vermeidung? ................................. 40  2 15.  Ersetzen PV-Anlagen fossil-nukleare Kraftwerke? .................................... 41  16.  Können wir einen wesentlichen Teil unseres Energiebedarfs durch PV- Strom decken? ......................................................................................................... 42  16.1  Energieszenarien ................................................................................................... 44  16.2  Energiebedarf und Energieangebot .................................................................... 46  16.3  Ausgleichsmaßnahmen ......................................................................................... 52  16.3.1  Verstetigung der PV-Stromerzeugung ........................................................................... 53  16.3.2  Komplementärbetrieb regelbarer Kraftwerke ................................................................ 54  16.3.3  Steigerung der Energieeffizienz ..................................................................................... 55  16.3.4  Anpassung von Verbrauchsprofilen und Steigerung des Eigenverbrauchs ...................... 55  16.3.5  Ausgewogener Zubau von PV- und Windkraftkapazitäten ............................................ 56  16.3.6  Netzausbau ................................................................................................................... 57  16.3.7  Umstellung speicherfähiger Verbraucher auf elektrischen Betrieb. ................................. 57  16.3.8  Energiespeicherung ....................................................................................................... 58  17.  Enthalten PV-Module giftige Substanzen? ................................................ 60  17.1  Waferbasierte Module .......................................................................................... 60  17.2  Dünnschicht-Module ............................................................................................. 60  17.3  Rücknahme und Recycling .................................................................................... 60  18.  Sind Rohstoffe zur PV-Produktion ausreichend verfügbar? ..................... 61  18.1  Waferbasierte Module .......................................................................................... 61  18.2  Dünnschicht-Module ............................................................................................. 61  19.  Erhöhen PV-Anlagen das Brandrisiko? ....................................................... 61  19.1  Können defekte PV-Anlagen einen Brand auslösen? ......................................... 61  19.2  Gefährden PV-Anlagen die Feuerwehrleute? ..................................................... 62  19.3  Behindern PV-Module den direkten Löschangriff über das Dach? ................... 63  19.4  Entstehen beim Brand von PV-Modulen giftige Immissionen? ......................... 63  20.  Anhang: Fachbegriffe .................................................................................. 64  20.1  EEG-Umlage ........................................................................................................... 64  20.2  Modulwirkungsgrad ............................................................................................. 65  20.3  Nennleistung eines PV-Kraftwerks ...................................................................... 65  20.4  Spezifischer Ertrag ................................................................................................ 65  3 (76) Fakten zur PV 28.04.13 20.5  Systemwirkungsgrad ............................................................................................ 65  20.6  Performance Ratio................................................................................................. 66  20.7  Grundlast, Mittellast, Spitzenlast, Netzlast und Residuallast ............................ 66  20.8  Netto- und Brutto-Stromverbrauch ..................................................................... 66  20.9  Externe Kosten [DLR] ............................................................................................ 67  21.  Anhang: Umrechnungstabellen [EEBW] ..................................................... 68  22.  Anhang: Abkürzungen ................................................................................. 69  23.  Anhang: Quellen .......................................................................................... 69  24.  Anhang: Abbildungen .................................................................................. 74  4 (76) Fakten zur PV 28.04.13 1. Wozzu dieseer Leitfadden? Deutschhland lässtt das fossil-nukleare Energiezeittalter hinteer sich. Photovoltaik wird in unsererr nachhaltigen Energgiezukunft eine bedeeutende Roolle spielenn. Die vorliegende Zusammmenstellungg aktuellsteer Fakten, Zahlen undd Erkenntnisse soll einne gesamthheitliche Bewertung des Phhotovoltaik--Ausbaus inn Deutschlaand unterstützen. 2. Lieffert PV reelevantee Beiträgee zur Strromversoorgung?? Ja. Im Jahr 2012 deckkte die PV mmit einer Sttromerzeuggung von 228 TWh [BDEW4] runnd 5,3% des Nettto-Stromverbrauchs (Endenergiie, vgl. Absschnitt 20.8) in Deutsschland, geeschätzt auf Bassis von Zahhlen aus [BBDEW3], [BBDEW4]. AAlle Erneuerbaren Eneergien (EE) zusam- mengennommen ddeckten ruund 25,8%% des Nettto-Stromveerbrauchs. Bezogen aauf den Brutto-Stromverbrrauch Deuttschlands liiegen die AAnteile bei 4,7% für PV bzw. 223% für alle EE.. An sonniigen Tagenn deckt PVV-Strom zeeitweise biss zu 35% des momeentanen Stromveerbrauchs uund damit einen Großßteil der Taagesspitze. Ende 2012 warenn in Deutscchland lautt Bundesneetzagentur PV-Modulle mit eineer Nenn- leistungg von 32,4 GW installiert, verteiilt auf ca. 11,3 Mio. AAnlagen. Diie PV überttrifft mit dieser installiertenn Leistung aalle anderen Kraftwerrkstypen in Deutschlannd. Abbildung 1: Entwwicklung dess Anteils Ernneuerbarer Energien am Netto-Strromverbrauuch (End- energie)) in Deutschhland, Datenn aus [BMWii], [BDEW3], [BDEW4], [BBMU4] Insbesoondere der hohen Dynnamik des PV-Zubauss ist es zu vverdanken, dass die MMindest- ziele deer Bundesreegierung bezogen auff die Strommversorgung aus EE füür 2020 erreichbar 5 (76) Fakten zur PV 28.04.13 bleiben (Abbildung 2). Die PV liefert damit nicht nur relevante Beiträge zur Stromversor- gung, sie stützt auch die Energiewende. Abbildung 2: Anteil der EE am Brutto-Inlandsstromverbrauch und Mindestziele der Bundesregie- rung [BDEW4] 3. Ist PV-Strom zu teuer? Das hängt vom Blickwinkel ab. Derzeit wird PV-Strom in Deutschland zu höheren Kosten erzeugt als Strom aus konven- tionellen Kraftwerken. Als wichtiger Teil der Energiewende wird die PV-Stromproduktion deshalb durch das Instrument des EEG unterstützt. So kann der Anlagenbetreiber einen wirtschaftlichen Betrieb erreichen und es werden Investitionen generiert. Die Mehrkos- ten werden auf die Strompreise umgelegt, unter Besserstellung stromintensiver Verbrau- cher (s. Abschnitt 4.3). Ziel des EEG ist weiterhin, die Stromgestehungskosten kontinu- ierlich zu reduzieren (s. Abschnitt 3.1). Ein wichtiger Baustein zur nachhaltigen und emissionsfreien Stromerzeugung wird aber auch die reale Einpreisung der externen Kos- ten konventioneller Energie darstellen (vgl. Abschnitt 20.9, [DLR], [FÖS1]), wie es bspw. der Emissionshandel erreichen soll. Dieses Instrument bewirkt aber derzeit noch keine wesentliche Verteuerung der konventionellen Energie, wodurch die Wettbewerbsfähig- keit erneuerbarer Energie stark geschwächt wird (vgl. Abschnitt 4.3 zum Preiseinfluss der Politik). 6 (76) Fakten zur PV 28.04.13 3.1 SStromgesteehungskoosten Die Strromgestehuungskostenn eines PVV-Kraftwerkks bezeichnnen das VVerhältnis aaus Ge- samtkoosten (€) uund elektrisscher Energieprodukttion (kWh)), beides bbezogen auuf seine wirtschaftliche Nuutzungsdauuer. Die Höhe der Stroomgestehungskosten für PV-Kraaftwerke [ISE1] wwird v.a. beestimmt durch: 1. AAnschaffunngsinvestitionen für Bau und Installation deer Anlagen 2. FFinanzierunngsbedinguungen, Laufzeiten undd Renditen 3. BBetriebskossten währeend der Nuttzungszeit der Anlagee 4. EEinstrahlunngsangebott 5. LLebensdauer der Anlaage Der domminierendee Kostenanteil von PVV-Kraftwerkken, die Invvestitionskoosten, fielen in der Vergangenheit duurch technoologischen Fortschritt und Skaleneffekte durchschnitttlich um ca. 15%% pro Jahr.. Abbildungg 3 zeigt die Preisentwwicklung der letzten JJahre für AAufdach- anlagenn bis 10 kWW Nennleisstung. p Der Preeis der PV-MModule ist für gut diee Hälfte derr Investitionnskosten eiines PV-Kraaftwerks verantwwortlich. Die Historie zeigt, dass die Preisenntwicklungg für PV-Moodule wie ffür viele andere Produkte der sogennannten „PPreis-Lernkuurve“ folgtt, d.h. bei Verdoppluung der gesamtten installieerten Leistuung sinkenn die Preisee um immeer denselbeen Faktor. Es wird erwarteet, dass diee Preise auch künftig entsprechend dieser Gesetzmääßigkeit weeiter sin- ken, soofern auch in Zukunftt große Annstrengungen bei der Weiterenttwicklung dder Pro- dukte uund Herstelllprozesse ggeleistet weerden könnnen. Abbildung 3: Durchhschnittlicheer Endkundeenpreis (Sysstempreis, netto) für fertig installieerte Auf- dachanlagen bis 10 kW , Datenn aus [BSW] p 7 (76) Fakten zur PV 28.04.13 Ende 22012 warenn weltweitt ca. 100 GW PV-Leeistung insttalliert, nacch einer aktuellen Schätzuung des BSSW. Abbilddung 4 zeiggt die inflaationsbereinnigten Preisse auf Euro-2012- Niveau.. Abbildung 4: Historrische Entwicklung der Preise für PPV-Module ((PSE AG/Fraaunhofer ISEE, Daten- quelle: SStrategies UUnlimited/Naavigant Connsulting, 2012 geschätzzt). Die Geraade zeigt deen Trend der Preissentwicklunng. Die Durrchschnittsppreise stammmen von SStrategies UUnlimited uund Navigant Consulting. Der Durchscchnittspreiss umfasst alle marktrrelevanten Technologgien, also kkristallines Silizium und Düünnschicht. Der Trendd deutet auuf ca. 20%% Preisreduuktion bei eeiner Verdoopplung der kummulierten innstallierten Leistung. 3.2 EEinspeisevvergütung Da weeder ein Multi-Megawatt-PV-KKraftwerk, geschweiige denn eine kleine PV- Dachannlage nach heutigem Kostenverrständnis (vvgl. Abschnnitt 3.6) mmit fossil-nuuklearen Kraftweerken in puncto Sttromgestehhungskosteen konkurrrieren kannn, erhaltten PV- Kraftweerksbetreibber in Deutsschland einne feste Einspeisevergütung überr die Dauerr von 20 Jahren, abhängig vom Zeitpunkt der Inbetriebnnahme. Naach Ende dder Amortiisations- zeitist SStrom aus PV-Kraftweerken wegeen niedrigeer Betriebskkosten undd fehlenderr Brenn- stoffkossten („Grenzkosten“)) günstigerr als jeder aandere Stroom. Fossil-nnukleare Kraftwer- ke hinggegen müssen auch nach vollständiger Abschreibung der IInvestition für die Stromerzeugung llaufend Breennmateriaal zukaufenn und Brennnabfälle entsorgen. Die Höhhe der Verggütung undd den Vorrrang der Sttromeinspeisung für SSolarstrom legt das Erneuerrbare-Energgien-Gesetz [EEG1, EEEG2] fest.. Diese Vergütung sooll Investorren eine angemeessene Renndite ermööglichen unnd durch ffortschreiteende Degreession die weitere 8 (76) Fakten zur PV 28.04.13 Senkunng der Stroomgestehungskosten von PV-AAnlagen stimulieren (Fehler! Verweis- quelle konnte nicht gefunnden werdden.). Für AAnlagen, ddie bspw. imm Juli 2013 in Be- trieb giingen, werrden je nach Anlageengröße unnd -bauart zwischen 10,31 undd 14,89 ct/kWhh für die kkommendeen 20 Jahrre vergütett. Zum Verrgleich: Strrom aus ooffshore- Windkrraftanlagenn wird ab 2012 mit bis zu 19 ct/kWh (AAnfangsverggütung inkkl. Boni) vergüteet, weitere Kosten undd Risiken entstehen durch die Offshore-Haftungsregeel. Abbildung 5: Vergüütung von PV-Strom nnach dem DDatum der AAnlageninbeetriebnahmee gemäß EEG, duurchschnittliiche Vergüttung von PPV-Strom für Anlagennbestand auus [BDEW44], [R2B], Stromprreise [BMWii], geschätztte Vollkostenn der fossil--nuklearen SStromerzeuggung [IFNE] Die Einsspeisevergüütung für PPV-Strom ssinkt schneller als bei jeder andeeren regenerativen Stromquelle. Neu installiertee, große Annlagen hattten schon 2011 die sogenanntte „Grid parity“ am Hausaanschlusspuunkt erreiccht: ihre Vergütung liegt seitheer niedrigerr als der Bruttoppreis von Haushaltsstrom (Fehhler! Verwweisquellee konnte nicht gefunden werden.). Anfangg 2012 errreichten auuch neu insstallierte, kkleine Aufddachanlageen „Grid parity“.. Diese „GGrid parity““ markiert ein wichtigges, vor 100 Jahren nnoch fast uutopisch erscheinnendes Etaappenziel; ssie soll keinnen Vergleiich von Stromgestehuungskostenn sugge- rieren. Unter der AAnnahme kkontinuierlicher Entwicklungen vvon Stromkkosten undd Vergü- tung wwird „Grid PParity“ im Jaahr 2013 aauch für inddustrielle Sttromkundeen erreicht. Ein wicchtiges Gridd-Parity-Daatum ist auuch der 1. Juli 2013. An dieseem Tag errreicht in Deutschhland die Vergütung für Stromm aus neueen Freiflächenanlagenn die gescchätzten Vollkosten für fossil-nukleareen Strom [IFNE]. Die duurchschnittliche EEG-VVergütung für PV-Sttrom liegt im Jahr 2013 bei ca. 29 ct/kWhh, hier wirrkt sich der ältere Annlagenbesttand mit seeinen höheeren Vergüütungen 9 (76) Fakten zur PV 28.04.13 aus. Diese durchsschnittlichee Vergütung gibt besstehende ZZahlungsverrpflichtungen wie- der, siee ist jedoch irrelevant für die Beurteilung ddes künftigen PV-Zubbaus, für deen allein die jeweils aktuellen Vergütuungssätze ffür Neuinstallation zähhlen. Ab demm Jahr 20220 werden die jeweils ältesten Anlagen nnach und nnach aus dder EEG- Vergütuung ausschheiden, weil die 20-jähhrige Binduungsfrist auusläuft. Sie werden abber noch weiter Strom liefeern, dessen Gestehungskosten aalle anderen fossilen ooder erneuuerbaren Quellenn unterbiettet. Der altte Anlagennbestand, dder heute die durchsschnittlichee Vergü- tung annhebt, wirdd ab 2020 vvoraussichttlich kostennsenkend wwirken. Nachdeem die Verrgütung beei Neuinstaallationen üüber mehreere Jahre mmoderat umm 5%/a sank, bbeschleuniggte sich der Abwärtsttrend auf 330-34% Kürzung im Jahr 20122. Dabei wurde das Wachsstum der Zuubauzahlenn bereits imm Jahr 20111 mit 7,5 GGW Zubau (Vorjahr 7,4 GWW Zubau) ppraktisch ggestoppt. BBei einer zuu schnellenn Absenkunng der Vergütung bestehtt die Gefahhr, dass Invvestoren inn Deutschlaand keine RRenditechaancen mehrr sehen. Im Jahrr 2012 muussten vielee, auch asiaatische Hersteller ihree PV-Moduule in Deuttschland unter Produktionsskosten verkaufen. 3.3 VVergütungsssumme Mit derr bereits errfolgten raddikalen Abbsenkung dder Einspeissevergütunng, der beschlosse- nen weeiteren Deggression und dem Ausslaufen derr EEG-Vergütung für nneu installierte PV- Anlagen nach Errreichen der 52-GW-SSchwelle isst sichergestellt, dasss die gesammte PV- bedingtte EEG-Ausszahlung auuf 10-11 MMrd. € pro JJahr begrennzt bleibt [RR2B]. Abbilduung 6 zeigt deutlich, dass der wweitere PVV-Ausbau imm Rahmenn des besteehenden EEG abb Ende 2013 nur noch moderatte Steigerungen der VVergütungsssumme naach sich zieht. EEine erneute Korrektur des EEG hat demnaach kaum SSpielraum zzur Absenkkung der Vergütuungssumme. 10 (76) Fakten zur PV 28.04.13