Weltweites Wachstum von Solar-Photovoltaik
Diese Technologie ermöglicht die direkte Stromerzeugung aus Sonnenlicht, einer erneuerbaren Energiequelle.
Photovoltaik (PV) zählt zu den vielversprechendsten Technologien zur Bewältigung der globalen Herausforderung des Klimawandels und zur Deckung des dringenden Bedarfs an grüner erneuerbarer Energie und nachhaltiger Entwicklung. Die Energieerzeugung durch Photovoltaik bietet zahlreiche Vorteile: Sonnenenergie ist unbegrenzt verfügbar, weltweit zugänglich, emissionsfrei im Betrieb und verursacht keine anderen schädlichen Substanzen. Darüber hinaus ist der Wasserbedarf minimal oder gar nicht vorhanden, und PV-Module arbeiten geräuschlos und erfordern nur geringe Wartungsaufwendungen.
Zusätzlich reduziert die Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht die Abhängigkeit von Energieimporten und trägt langfristig zur Verbesserung der Energieversorgungssicherheit sowie zur Stabilisierung der Stromerzeugungskosten bei.
Getrieben von nachhaltiger Energiepolitik, dem verstärkten Engagement vieler Länder, technologischen Entwicklungen und Kostensenkungen wächst die installierte PV-Kapazität rasant. Bis 2016 erreichte die kumulierte PV-Kapazität 303 GW, im Vergleich zu lediglich 40 GW im Jahr 2010.
Dezentralisierung der Stromproduktion
Photovoltaikanlagen werden in der Regel in zwei Hauptkategorien unterteilt:
- Großanlagen im Versorgungsmaßstab, die in der Regel ihre gesamte Stromproduktion ins Netz einspeisen. Großanlagen im Versorgungsmaßstab sind aufgrund ihrer Größe kosteneffizienter. Mit der steigenden Anzahl von Großanlagen im Versorgungsmaßstab sehen sich diese neuen Netzvorschriften konfrontiert, die sie verpflichten, das Netz zu unterstützen und seine Stabilität zu gewährleisten.
- Gewerbliche und private Anlagen, sei es auf Dächern, Parkplätzen oder in Gebäuden integriert, bei denen die erzeugte Energie entweder vor Ort verbraucht oder ins Netz eingespeist werden kann.
Heutzutage machen diese Installationen die Hälfte der installierten Photovoltaik-Leistung aus.
Der Eigenverbrauch nimmt zu
Es gibt zwei Hauptmöglichkeiten für die Nutzung von Photovoltaik-Energie:
- Einspeisen in das Netz
- Eigennutzung
Die Option “Einspeisen ins Netz” bietet langfristige Verträge mit garantierten Tarifen für die exportierte PV-Energie (Einspeisetarifpolitik).
Dieses Modell war in der Vergangenheit sehr beliebt, da es durch umfangreiche, subventionierte Kampagnen zur Förderung der Solarenergienutzung unterstützt wurde. Mit dem Rückgang der Kosten für PV-Systeme und der zunehmenden installierten PV-Leistung sind die Einspeisetarife in vielen Ländern jedoch gesunken und liegen mittlerweile sogar unter den Tarifen für Endverbraucher. In solchen Fällen wird die Eigennutzung immer rentabler und verdrängt die Einspeisung ins Netz zunehmend in Wohn-, Gewerbe- und Industriegebäuden.
Die Entwicklung der Einspeisevergütung, der Strompreise und der Stromkosten in Deutschland ist in Abbildung P2 dargestellt. Im Jahr 2006 erhielt ein Industriekunde in Deutschland etwa 40 Cent pro kWh für den Verkauf seiner PV-Energieproduktion und bezog seinen Strom zu einem erheblich niedrigeren Tarif von etwa 10 Cent pro kWh. Zu diesem Zeitpunkt war die Einspeisung der PV-Produktion finanziell vorteilhaft und daher bevorzugt. Zehn Jahre später, im Jahr 2016, lag der Tarif für den Verkauf der PV-Energie unter dem Tarif für Endverbraucher, wodurch die Eigennutzung rentabler wurde.
Die Eigennutzung ist das Geschäftsmodell, bei dem private Haushalte, Gewerbebetriebe oder Industrieunternehmen den erzeugten PV-Strom verwenden, um ihren eigenen Strombedarf zu decken. Sie agieren somit sowohl als Produzenten als auch als Verbraucher oder sogenannte “Prosumer”. Die erzeugte Sonnenenergie wird sofort vor Ort verbraucht.
Falls der produzierte PV-Strom den Verbrauch des Prosumers übersteigt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Überschuss zu nutzen: Er kann in das Netz eingespeist werden, zeitversetzt gespeichert und verwendet werden oder der Verbrauch des Prosumers kann an die PV-Produktion angepasst werden.
Die Eigennutzung wird heute von immer mehr Ländern gefördert und unterstützt, da sie die Energieverbraucher zu aktiven Akteuren im Bereich der Energiewende macht und dazu beiträgt, das Ziel einer höheren Nutzung erneuerbarer Energien im Energiemix zu erreichen.
Auch Prosumer bevorzugen das Eigennutzungsmodell aus verschiedenen Gründen:
Es bietet aktuell oder zukünftig die größten wirtschaftlichen Vorteile. Es ermöglicht Prosumern, ihren eigenen Solarstrom zu nutzen. Es bietet eine bessere Kontrolle über die Energiekosten. Es verspricht zukünftig eine größere Unabhängigkeit von Schwankungen in Netz und Stromtarifen.
Zugang zu Energie
Die Photovoltaik-Energieerzeugung bleibt eine der wenigen Möglichkeiten, um zwei Milliarden Menschen, die derzeit ohne Stromzugang sind, mit Elektrizität zu versorgen.
Dies stellt eine beeindruckende Form der Stromversorgung dar, die unabhängig von bestehenden Stromnetzen agiert.
Um solche netzunabhängigen Systeme effektiv zu gestalten, ist es zunächst erforderlich, die benötigte Energie-Nutzungskurve sowie die Anzahl der Tage zu ermitteln, an denen die Anlage keiner direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Diese Daten sind entscheidend, um den Bedarf an Batteriespeicher zu kalkulieren. Sie dienen als Grundlage zur Bestimmung der richtigen Größe und Art der benötigten Batterien.
Im nächsten Schritt erfolgt die Berechnung der Fläche der Photovoltaik-Sensoren. Diese Berechnung stellt sicher, dass selbst unter widrigsten Bedingungen, wie dem kürzesten Tag des Jahres, die Batterien ausreichend aufgeladen werden können.
