Photovoltaik

Solarmodul von BP an einer Autobahnbrücke.

Photovoltaikanlage in Berlin-Adlershof.

Unter Photovoltaik oder Fotovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Strahlungsenergie, vornehmlich Sonnenenergie, in elektrische Energie. Sie ist seit 1958 zunächst in der Energieversorgung von Weltraumsatelliten mittels Solarzellen im Einsatz. Mittlerweile wird sie zur Stromerzeugung auf der ganzen Welt eingesetzt und findet Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, an Schallschutzwänden oder auf Freiflächen. Der Name setzt sich aus den Bestandteilen Photos – das griechische Wort für Licht – und Volta – nach Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrotechnik – zusammen. Die Photovoltaik gilt als Teilbereich der umfassenderen Solartechnik, die auch andere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.

Geschichte der Photovoltaik

Hauptartikel: Geschichte der Photovoltaik

Der photoelektrische Effekt wurde bereits im Jahre 1839 von dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt. 1876 wiesen William G. Adams und Richard E. Day diesen Effekt auch bei einem Selenkristall nach. 1905 gelang es Albert Einstein den Photoeffekt richtig zu erklären, wofür er 1921 den Nobelpreis für Physik bekam. Nach vielen weiteren Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann 1954 Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson, die ersten Siliziumzellen, mit Wirkungsgraden von über vier Prozent, zu produzieren, eine Zelle erreichte sogar einen Wirkungsgrad von sechs Prozent. Die erste technische Anwendung wurde Ende der 1950er Jahre mit dem Vanguard I in der Satellitentechnik gefunden. In den 1960er und 1970er Jahren gab es, in erster Linie durch die Nachfrage aus der Raumfahrt, entscheidende Fortschritte in der Entwicklung von Photovoltaikzellen.

Ausgelöst durch die Energiekrisen in den 1970er Jahren und das gestiegene Umweltbewusstsein wird verstärkt politisch versucht, die Erschließung dieses Energiewandlers durch technische Fortschritte auch wirtschaftlich interessant zu machen. Führend sind hierbei die USA, Japan und insbesondere die Bundesrepublik Deutschland, welche mit gesetzlichen Maßnahmen wie dem 100.000-Dächer-Programm und dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) erhebliche finanzielle Anreize bietet.

Das 100.000-Dächer-Programm lief Mitte 2003 aus und wurde Anfang 2004 durch die Änderung beziehungsweise Novellierung des EEG kompensiert. Die Einspeisevergütung wurde entsprechend angehoben. Im Jahr 2005 erreichte die gesamte Nennleistung der in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen 1 Gigawatt. Bei Arnstein in der Nähe von Würzburg steht auf dem Gelände des ehemaligen Weinbauversuchsguts Erlasee die damals größte Photovoltaikanlage der Welt – das sogenannte Solarfeld Erlasee – mit einer Nennleistung von mehr als 13 Megawatt.

Technische Beschreibung

Parkscheinautomat als photovoltaisches Inselsystem.

Die als Licht und Wärme auf die Erde auftreffende Menge an Sonnenenergie beträgt jährlich 1,5 · 10¹⁸ kWh; dies entspricht in etwa dem 15.000-fachen des gesamten Primärenergieverbrauchs der Menschheit im Jahre 2006 (1,0 · 10¹⁴ kWh/Jahr). Der Lichtenergieeintrag durch die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1,1 · 10¹⁸ kWh. Diese Strahlungsenergie kann prinzipiell aufgefangen und teilweise in Elektrizität umgewandelt werden, ohne dass Nebenprodukte wie Abgase (beispielsweise Kohlendioxid) entstehen. Der Wellenlängenbereich der auftreffenden und wandelbaren elektromagnetischen Strahlung reicht vom kurzwelligen, nicht sichtbaren Ultraviolett (UV) über den sichtbaren Bereich (Licht) bis weit in den langwelligeren infraroten Bereich (Wärmestrahlung) hinein. Bei der Umwandlung wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.

Die Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Mitunter wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden. Ein bekanntes Beispiel für akkumulatorgepufferte Inselsysteme sind Parkscheinautomaten.

Die photovoltaische Energiewandlung ist wegen der Herstellungskosten der Solarmodule im Vergleich zu herkömmlichen Kraftwerken deutlich teurer, wobei allerdings große Teile der Folgekosten der konventionellen Energiewandlung nicht in die heutigen Energiepreise mit eingehen. Das stark schwankende Strahlungsangebot erschwert den Einsatz der Photovoltaik. Die Strahlungsenergie schwankt vorhersehbar tages- und jahreszeitlich bedingt, sowie täglich abhängig von der Wetterlage. Beispielsweise kann eine fest installierte Solaranlage in Deutschland im Juli einen gegenüber dem Dezember bis zu fünfmal höheren Ertrag bringen. Sinnvoll einsetzbar ist die photovoltaische Energiewandlung als ein Baustein in einem Energiemix verschiedener Energiewandlungsprozesse. Ohne die Möglichkeit einer wirtschaftlichen Energiespeicherung im großen Maßstab werden hierbei konventionelle Elektrizitätswerke nicht völlig zu ersetzen sein. Das Stromeinspeisungsgesetz und insbesondere das Erneuerbare-Energien-Gesetz haben zu einem Boom bei der Errichtung von Photovoltaikanlagen in Deutschland geführt. So wurde Ende Juni 2005 die Schwelle von 1.000 MW installierter elektrischer Nennleistung von Photovoltaikanlagen überschritten, das entspricht allerdings nur nominell einem großen konventionellen Kraftwerk und bedeutet eine Verhundertfachung in den letzten zehn Jahren.

Organische Photovoltaik

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Farbstoffsolarmodule in verschiedenen Designs

Photovoltaik auf Basis von Solarzellen aus organischen Kunststoffen wird als Organische Photovoltaik bezeichnet. Der Wirkungsgrad und die Haltbarkeit der augenblicklich verfügbaren Materialien liegen noch deutlich hinter denen vergleichbarer Zellen auf Siliziumbasis. Jedoch lassen sich aus organischen Materialien bei angestrebt deutlich geringeren Produktionskosten Solarzellen herstellen, die transparent, biegsam und dünn wie Kunststoff-Folien sind und daher wesentlich vielfältiger und breiter einsetzbar wären. So könnten beispielsweise Fenster vollständig mit organischen Solarzellen beschichtet werden. Aus diesem Grund hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Juni 2007 gemeinsam mit Industriepartnern eine Förderinitiative begonnen, um diese Technologie gezielt voranzutreiben und zu dem bestehenden technologischen Vorsprung amerikanischer Startup-Firmen aufzuschließen .

Als Technologien kommen momentan hauptsächlich entweder die Grätzel-Zelle oder kunststoffbasierte Zellen zum Einsatz. Während bei der Grätzel-Zelle ein Gemisch aus Farbstoffmolekülen zur Lichtsammlung und Titandioxid-Nanopartikeln als Halbleiter zur Stromerzeugung verwendet wird, erfolgt die Lichtsammlung bei kunststoffbasierten Zellen etwa mit Fullerenen in Zusammenwirken mit elektrisch leitfähigen Polymeren.

Leistung

PV in Europa ( MWp)
No	Staaten	2006	2005
1	Deutschland	3 063	1 910
2	Spanien	118,1	57,6
3	Italien	57,9	46,3
4	Niederlande	51,2	50,8
5	Frankreich	32,7	26,3
6	Österreich	29,0	24,0
7	Luxemburg	23,6	23,6
8	UK	13,6	10,9
9	Griechenland	6,7	5,4
10	Schweden	4,9	4,2
11	Belgien	4,2	2,1
12	Finnland	4,1	4,0
13	Portugal	3,5	3,0
14	Dänemark	2,9	2,7
15	Zypern	1,0	0,5
16	Tschechien	0,8	0,5
17	Polen	0,4	0,3
18	Slowenien	0,4	0,2
19	Irland	0,3	0,3
20	Ungarn	0,2	0,2
21	Slowakei	0,1	0,1
22	Malta	0,1	0,1
23*	Litauen	0,1	0,1
EU27 GWp		3,42	2,17

Die Nennleistung von Photovoltaikanlagen wird häufig in W_p (Watt_peak) beziehungsweise kW_p angegeben. „peak“ (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Leistung bei Testbedingungen, die dem Alltagsbetrieb nicht direkt entsprechen. Es handelt sich dabei auch nicht um die Leistung der Zelle oder des Moduls bei höchster Sonneneinstrahlung. Die Testbedingungen dienen zur Normierung und zum Vergleich verschiedener Solarzellen oder -module. Die elektrischen Werte der Bauteile unter diesen Bedingungen werden in den Datenblättern angegeben. Es wird bei 25 °C Modultemperatur, 1.000 W/m² Bestrahlungsstärke und einem Air Mass von 1,5 gemessen. Dies sind die STC-Bedingungen (Standard-Test-Conditions), die als internationaler Standard festgelegt wurden. Können diese Bedingungen beim Testen nicht eingehalten werden, so muss aus den gegebenen Testbedingungen die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden. Die Bestrahlungsstärke von 1.000 W/m² kommt in Mitteleuropa über ein Jahr gesehen nicht sehr häufig vor (je weiter südlich, desto häufiger). Im normalen Betrieb haben Solarmodule beziehungsweise die Solarzellen bei dieser Einstrahlung eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und damit auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad.

Die zu erwartende mittlere Produktion an elektrischer Energie einer jeweils neu errichteten netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage in Deutschland steigt seit Jahren mit Verbesserung der Technik kontinuierlich an und liegt derzeit bei sinnvoller Auslegung der Anlage bei Werten um 900-1000 kWh pro kW_p und Jahr (also $\mathrm {\frac {kWh}{Jahr\cdot kW_{p}}}$).

Dieses entspricht einer Leistungausbeute von 102 bis 114 Fehler beim Parsen (SVG (MathML kann über ein Browser-Plugin aktiviert werden): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „http://localhost:6011/de.wikipedia.org/v1/“:): {\displaystyle \mathrm{\frac{W}{kW_p}}} oder einer Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit der Solarzelle von 10,2 bis 11,4 Prozent.

Für eine Nennleistung von 1 kW werden Solarzellen mit einer Fläche von etwa 8-10 m² benötigt. Daraus ergibt sich ein tatsächlicher Energieertrag von etwa 90-120 kWh pro Quadratmeter und Jahr (entspricht einer mittleren Leistungsabgabe von 10,3 bis 13,7 W).

Tatsächliche Leistung

Ein Forschungsprojekt der EU beschäftigt sich mit der tatsächlichen Leistung von Photovoltaik je nach Region. Hierzu gibt es eine Internetseite, auf der man sich, unter Angabe des Watt peak, die tatsächliche Leistung von Photovoltaik für alle größeren Städte in Europa und Afrika schätzen lassen kann.

Wirkungsgrad

Die mit Solarzellen in der Photovoltaik erzielten Wirkungsgrade reichen von wenigen Prozent (beispielsweise etwa 6 Prozent für Cadmium-Tellurid-Solarmodule) bis hin zu über 35 Prozent (Konzentrator-Mehrschicht-Laborexemplar), oder 40 Prozent (Dünnschichtmodul auf CIS-basis). Die Wirkungsgrade marktüblicher Solarmodule liegen zwischen 6 Prozent (Dünnschichtmodule auf Siliziumbasis) und 17,7 Prozent (monokristalline Module). Der US-amerikanische Hersteller SunPower hat für das Jahr 2007 monokristalline Module mit einem Wirkungsgrad von 20 Prozent angekündigt.

Der Systemwirkungsgrad im Jahresverlauf ergibt sich dann aus der Multiplikation mit der Performance Ratio (PR). In diese fließen die Verluste des Wechselrichters ebenso mit ein wie Abschattungen und Verluste durch hohe Temperaturen. Die PR liegt im Bereich von 0,7 bis 0,85.

Obwohl die insgesamt zur Verfügung stehende Sonneneinstrahlung immens hoch erscheint, ist die Photovoltaik aufgrund des bisher niedrigen Wirkungsgrades sehr flächenintensiv. So erzeugt eine Windkraftanlage mit 5 MW Leistung etwa genauso viel Energie wie eine 500 m × 500 m (25 ha) große Solarstromanlage. Trotzdem ist auch heute schon die Leistungsdichte der Photovoltaik höher, da Windkraftanlagen dieser Größe in mehr als 500 Meter Abstand voneinander aufgestellt werden müssen. Allerdings steht die Fläche unter und um Windkraftanlagen weiterhin zur Energiegewinnung durch Photovoltaik oder Biomasse (solarer Wirkungsgrad ca. 0,02%) zur Verfügung.

Von Kritikern der Solarstromtechnologie wird der im Vergleich mit einer konventionellen Umwandlung fossiler Energieträger vergleichsweise geringe Wirkungsgrad als Argument gegen die generelle Tauglichkeit der Photovoltaik angeführt. Bei der Betrachtung des Energie-Wirkungsgrades eines Systems sind aufzuwendende Kosten für die Primärenergie sowie die Übertragungs- und Umwandlungsverluste zu berücksichtigen. Anders als bei klassischer Energieerzeugung steht hier die Sonneneinstrahlung als Primärenergieträger kostenlos zur Verfügung und ein geringer Wirkungsgrad hat außer im Flächenverbrauch keine Auswirkung auf die Umweltbelastung. Gerade die preiswerteren, polykristallinen Module mit vergleichsweise geringem Wirkungsgrad können z. B. auf Industrie-Flachdächern ohne Landschaftsverbrauch vergleichsweise einfach mit integrierten Dachabdeckungssystemen verlegt werden, so dass, anders als bei aufgeständerten Anlagen mit hochwertigen monokristallinen Systemen, kein Landschaftsverbrauch entsteht. Auch ist der Energieaufwand zur Herstellung hochwertiger Photovoltaikmodule höher als bei Dünnschichttechnologien mit geringerem Wirkungsgrad.

Da der elektrische Strom aus Photovoltaik als Gleichstrom mit niedriger Spannung entsteht, die meisten Energieverbraucher jedoch auf Wechselstrom (z. B. im Haushalt 230 V, 50 Hz) angewiesen sind, entstehen gegenwärtig zusätzliche Verluste (meist 3 bis 7 %) bei Umwandlung und Übertragung in einem Energieversorgungssystem, das aus sehr guten Gründen (Transformator und Drehstrommotore) in Wechselstromtechnik gebaut wurde.

Bei einem Einsatz in Deutschland wird die Energie, die zur Herstellung einer Photovoltaikanlage benötigt wird, in zwei bis sieben Jahren wieder hergestellt.

Potential

Entwicklung der Solarstromerzeugung in Deutschland.

Das erreichbare Potential ist sehr hoch: Trotz der scheinbar ungünstigen Bedingungen in Deutschland genügten theoretisch etwa 2 Prozent der Gesamtfläche des Landes, um mit heute verfügbarer Technik in der Jahressumme die gleiche elektrische Energie zu ernten, die Deutschland insgesamt pro Jahr benötigt. Der Einwand, die Fläche in Mitteleuropa würde für einen wesentlichen Anteil von Photovoltaik zur Energieversorgung nicht ausreichen, ist somit nicht haltbar. Zudem kann die nötige Fläche ohne Neuversiegelung über die Nutzung bisher bebauter Flächen (vor allem Dächer) erreicht werden. Diese theoretische Abschätzung mit 100 % Deckung durch Photovoltaik ist nicht Ziel einer Realisierung, sie dient lediglich zur Darstellung der Größenordnung des Flächenbedarfs. Die Photovoltaik kann auch dadurch langfristig auch in Deutschland einen nenneswerten Beitrag zum Klimaschutz und zur Ressourcenschonung liefern.

Die Zahl von 2 Prozent ergibt sich bei einer installierten Leistung von einem kW_p pro 10 m² Fläche, einem jährlichen Energieertrag von ca. 750 kWh pro kW_p, einem Strombedarf Deutschlands von ca. 550 Milliarden kWh (die Größenordnung für das Jahr 2004 und 2005) und der Gesamtfläche Deutschlands von ca. 350.000 km².

Solarstrahlungspotential in Europa.

Während Strom aus konventionellen Energiequellen im Jahresmittel ca. 6 Cent pro Kilowattstunde kostet, wird Solarstrom gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz mit – je nach Art und Größe der Anlage - 38 bis 51 Cent pro Kilowattstunde (2007) vergütet. Angesichts weltweit steigender Energiepreise und der jahresweisen Absenkung der Einspeisevergütung für Solarstrom wird es langfristig zu einer Angleichung bei Kosten der Stromerzeugung kommen.

Im Jahr 2005 wurden gemäß einer Erhebung der Fachzeitschrift Photon 0,26 Prozent der deutschen Stromerzeugung aus Solarenergie gewonnen, allerdings bei starkem Wachstum. Für das Jahr 2010 gehen verschiedene Prognosen von 0,45 bis 1,0 Prozent aus (Quelle: Verband der Netzbetreiber/Bundesverband Erneuerbare Energien). Im Jahre 2020 werden gemäß einer Studie des Bundesumweltministeriums 1,5 Prozent des deutschen Stromverbrauchs aus Photovoltaikanlagen gewonnen werden.

Auch bei theoretisch hohen Potentialen spielt Solarstrom aktuell und in den nächsten Jahren für die deutsche Stromerzeugung nur eine relativ kleine Rolle. Allerdings ist durch das zum Wind oftmals gegenläufige Angebotsverhalten der Sonnenenergie der Stromanteil aus Photovoltaik für einen funktionierenden regenerativen Energiemix sinnvoll. Denn während im Sommer die Erträge aus Wind- und Wasserkraft vergleichsweise niedrig sind, arbeitet die Photovoltaik aufgrund der Sonnenscheindauer mit Gewinn.

Strahlungsatlas.

Ein Anteil der Photovoltaik von bis zu 25 Prozent am Gesamtstrombedarf erscheint aus heutiger Sicht energiepolitisch und volkswirtschaftlich sinnvoll und erstrebenswert. So könnte überschüssiger Strom, voraussichtlich ab 2010, auch durch im Fahrzeug integrierte Akkumulatoren und Wechselrichter gespeichert und verbraucht werden, unter Verzicht auf konventionelle Antriebstechnik und dem dadurch bedingten Verlust von großen Teilen des Wirkungsgrads. Überschüsse aus erneuerbaren Energien können z.B. mittels HGU (Hydrogen gas generating unit) und Brennstoffzelle, mobil wie stationär, bedarfsgerecht in Wärme und Strom gewandelt werden. Diese Überlegungen können langfristig dazu führen, dass Solarstrom immer mehr Bedeutung gewinnt.

Sehr viel besser als in Deutschland ist das weltweite Potential der Photovoltaik. Aufgrund der hohen Solarstrahlungswerte lassen sich in Chile (2.400 kWh/Jahr), Kalifornien (2.150 kWh/Jahr), Australien (2.300 kWh/Jahr) oder Indien (2.200 kWh/Jahr) deutlich günstigere Stromgestehungskosten erzielen. Hinzu kommt, dass in vielen Entwicklungsländern kein Stromnetz existiert und somit die Photovoltaik eine preisgünstigere Möglichkeit bietet, elektrischen Strom zu erzeugen, als dies mit Dieselgeneratoren möglich ist. Eine aus europäischer Sicht interessante Option wäre die Erzeugung von Solarstrom in Nordafrika und dessen Transport via Hochspannungsgleichstromübertragung nach Europa.. Allerdings sind bei solchen Modellen die notwendigen Investitionen zum Aufbau der gesamten technischen Infrastruktur und die Übertragungsverluste angesichts der Entfernung zu berücksichtigen.

Grid Parity

Grid Parity, auf deutsch „Netz-Gleichwertigkeit“, wird dann erreicht, wenn Strom aus einer Photovoltaikanlage zum gleichen Preis wie konventioneller Strom im Netz angeboten werden kann. Auf vielen sonnenreichen Inseln, die ihren Strom aus Dieselkraftstoff gewinnen, wurde dies mit dem Durchbrechen der Marke von $70 US je Barrel Öl erreicht. So beginnt derzeit im US-Bundesstaat Hawaii ein regelrechter Photovoltaik-Boom.

Die Stromgestehungskosten aus steuerfreiem Dieselkraftstoff (43 Cent/Liter) in einem modernen Dieselstromaggregat betragen bei den üblichen 37 Prozent Wirkungsgrad 11,9 Cent/kWh, ohne dass dabei die Anschaffungs- und Betriebskosten für das Aggregat mit einbezogen sind. Bei 115 Cent/Liter erhöhen sich die Stromgestehungskosten entsprechend auf 31,7 Cent/kWh.

Integration in das Stromnetz

Schwankung des Angebots

Das schwankende Angebot der Photovoltaik wirkt aus Sicht des Stromnetzes nicht anders als schwankender Verbrauch; die im Niederspannungsbereich eingespeiste Photovoltaikleistung stellt sich dabei wie eine Verbrauchsminderung dar. Diese ist, wie die durch den Stromverbraucher verursachte Schwankungen der Last, vorhersehbar. Aufgrund dieser Planbarkeit kann Photovoltaikleistung wie die Windenergie in den Kraftwerksfahrplan des Tageslastgangs einbezogen und ohne zusätzlichen Aufwand wie Verbrauchsschwankungen im Mittellastbereich gesteuert werden. Bei einem Ausbau in großem Maßstab muss die Photovoltaik mit anderen, gut regelbaren Kraftwerken oder Speichertechnologien kombiniert werden. Hierfür in Frage kommen insbesondere Gaskraftwerke (GuD), Wasserkraftwerke, Pumpspeicherwerke, verteilte Anlagen auf Basis der Kraft-Wärme-Kopplung sowie zukünftig auch Druckluftspeicherkraftwerke, Solarthermische Kraftwerke mit Wärmespeicherung, Speicherung in Akkumulatoren in geparkten Elektrofahrzeugen (Vehicle to Grid) sowie Speicherung in Form von Wasserstoff, in supraleitenden magnetischen Energiespeichern oder in Schwungrädern. Sehr gut geeignet sind auch rein logistische Konzepte wie das Demand Side Management und das Virtuelle Kraftwerk. Die Machbarkeit der sicheren Stromversorgung durch einen kombinierten regenerativen Energiemix wurde im Oktober 2007 durch ein Modellprojekt bestätigt.

Konformität zum Verbrauch

Da Strom aus Photovoltaik naturgemäß tagsüber, zu Zeiten hohen Verbrauchs zur Verfügung steht, trägt sie bei sonnigen Bedingungen zur Deckung der Spitzen- und Mittellast bei und ergänzt damit Grundlastkraftwerke, kann diese allein aber nicht ersetzen. Photovoltaikleistung ensteht zwar ungesteuert, hat aber ihr Maximum gerade in der mittäglichen Tageshöchstlast und mindert somit direkt den notwendigen Spitzenlastbedarf. Diese Konformität zum Verbrauch kommt besonders bei einer weiteren Zunahme von Klimaanlagen zum Tragen.

Übertragung

Bei einer dezentralen Stromversorgung aus vielen großflächig verteilten Photovoltaikanlagen werden Leitungsverluste aufgrund der geringen Entfernungen zwischen Stromquelle und Endverbraucher verringert. Der erzeugte Strom verlässt den Niederspannungsbereich praktisch nicht, sondern wird dort sofort lokal verbraucht. Zwar speist der Betreiber einer häuslichen Photovoltaikanlage den Strom in das Netz ein, da er aber selbst der nächste Verbraucher ist, wird der Strom physikalisch gesehen auch hauptsächlich von ihm selbst genutzt und nur der überschüssige Anteil zum Nachbarn übertragen. Ein Ausbau der Hochspannungsnetze ist nicht notwendig, sie werden entlastet, dadurch wird gerade im Sommer die Belastung dieser Leitungen durch Erwärmung gemindert.

Speicherung

Strom einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage wird sofort verbraucht. Eine Zwischenspeicherung ist nicht notwendig, solange die momentane Gesamtleistung aus Photovoltaik nicht häufig über der momentanen Last im Stromnetz liegt.

Die Speicherung ist langfristig trotzdem wünschenswert, um Energie vom Sommer in den Winter verschieben zu können, bei den aktuell möglichen Zubauraten aber auf Jahre hinaus nicht zwingend. Der Ausgleich kann auch durch den regenerativen Energiemix mit Windkraft (gegenläufiges Angebotsverhalten), Biogas- und Biomassekraftwerken erfolgen. Zukünftig ist auch die Umwandlung von überschüssigem Strom in Wasserstoff via HGU (Hydrogen gas generating unit) denkbar. Dieser könnte zum Betrieb von Kraftfahrzeugen und als Element in einer Wasserstoffwirtschaft verwendet werden. Die Umwandlung in Wasserstoff könnte auch eingesetzt werden, um Energie aus sonnenreichen Ländern in sonnenärmere Länder zu transportieren, hier steht aber auch die direkte Übertragung der elektrischen Energie als Alternative zur Verfügung (s. TREC). Eine andere Möglichkeit ist, die ans Stromnetz angeschlossenen Elektroautos als Energiepuffer zu verwenden. Vorteil wäre der hohe Wirkungsgrad, der z.B. zunächst geplanten Lithium-Ionen-Akkus, bzw. der weiterentwickelten Lithium-Polymer- und Lithium-Titanat-Akkumulatoren und die gewaltige Speicherkapazität (ca. 100-200 kWh/Fahrzeug) bei vielen Millionen Elektrofahrzeugen.

Der Einsatz von Photovoltaikanlagen als Insellösung erfordert zwingend die Speicherung, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung zu gewährleisten. In Kleinstanlagen, wie etwa öffentlichen Telefonen oder Parkscheinautomaten, die Speicherung in Akkumulatoren zweckmäßig.

Versorgungssicherheit

Trotz des schwankenden Angebots steht die geplante Leistung aus Photovoltaik deutlich sicherer zur Verfügung als die eines einzigen Großkraftwerks. Ein unvermuteter Ausfall eines solchen großen Stromerzeugers hat im Stromnetz eine stärkere Störwirkung als der Ausfall einer einzelnen Photovoltaikanlage. Durch die breite Streuung und die hohe Anzahl der Photovoltaikanlagen (derzeit ca. eine Million) ergibt sich eine, im Vergleich zu einer einzelnen Großanlage, extreme Betriebssicherheit.

Um einen ungeplanten Ausfall großer Stromerzeuger abzusichern, muss permanent Reserveleistung bereitgehalten werden, dies ist für den Anteil Photovoltaikleistung nicht notwendig und spart somit Kosten, da aufgrund der vielen Einzelanlagen kein ungeplanter Totalausfall eintreten kann. Aber auch ein geplanter Stillstand eines Großkraftwerks (z. B. für eine Revision) muss durch ein anderes Kraftwerk abgesichert sein, was bei der Photovoltaik ebenfalls nicht erforderlich ist, da es bei allen PV-Anlage zusammen nie eine gleichzeitige Revision oder Reparatur geben kann.

Kosten

Investitionen

Ein kW_p schlüsselfertig installierte Leistung einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage kostet derzeit (Inbetriebnahme 2007) bei großen Freiflächenanlagen ca. 3250 €/kW_p Netto, bei 4 kW_p Dachanlagen je nach Montageaufwand zwischen 3900 €/kW_p bis 6000 €/kW_p Netto. Solch eine Anlage liefert in Süddeutschland nach dem aktuellen Stand der Technik einen Jahresertrag von ca. 850 bis 1.200 kWh, in Abhängigkeit von Zellentyp, Ausrichtung, Dachneigung, Sonneneinstrahlung und Temperatur: Das Wetter bietet nicht jedes Jahr die gleichen Einstrahlungswerte, in Simulationsrechnungen geht man von den gemittelten Werten der letzten zehn Jahre für den jeweiligen Standort aus.

Für alle bei Photovoltaikanlagen entstehenden Kosten (Module, Wechselrichter, Installation, Wartung, Versicherung) sind generell nur die Nettopreise (ohne Mehrwertsteuer) zu betrachten, da der Betreiber einer solchen Anlage vom Finanzamt als Unternehmer betrachtet wird. Auch die im EEG genannten Einspeisevergütungen sind Nettovergütungen. Der Stromnetzbetreiber zahlt also zusätzlich die Mehrwertsteuer (in Deutschland 2007: 19 %) aus und machte diese in der eigenen Steuererklärung steuermindernd als Vorsteuer geltend. Der Solaranlageneigentümer führt die erhaltene Mehrwertsteuer an das Finanzamt ab.

Stromgestehungskosten

Allgemeines

Bei Kapitalkosten von 4 % für die Investitionssumme und Betriebskosten von typisch ca. 1 % ergeben sich in unseren Breiten Erzeugungskosten von ca. 37 bis 52 ct/kWh im ersten Betriebsjahr, bei einem üblichen Abschreibungszeitraum von 20 Jahren. Diese Kosten liegen gegenwärtig etwa 5 bis 7 mal höher als die Kosten für konventionelle Erzeugung (6 bis 8 ct/kWh) oder 2 bis 3 mal über den Strompreisen für Privatkunden. Für 2007 wird Strom an der EEX bereits mit 8 ct/kWh gehandelt. Ist die Anlage abbezahlt, fallen bis zum Ende der Lebensdauer (25 bis 40 Jahre) nur noch die geringen Betriebs- und Wartungskosten an, welchen wie auch beim konventionellen Vergleichskraftwerk aus dem Betriebskostenanteil gedeckt werden. Bei konventioneller Stromerzeugung ist dagegen aufgrund der steigenden Brennstoffkosten mit einem Preisanstieg zu rechnen. Dieser Faktor wirkt aber erst im längerfristigen Vergleich mit konventionellen Formen der Stromerzeugung.

Vergleich mit konventioneller Erzeugung über den Einsatzzeitraum

Photovoltaik konkurriert durch ihr Angebotsverhalten direkt mit der konventionellen Mittellast, also überwiegend mit elektrischer Energie aus Steinkohlekraftwerken, andererseits aber auch mit der Windenergie, der derzeit anteilsstärksten erneuerbaren Energieform zur Stromerzeugung.

	Photovoltaik	Steinkohle	Wind (onshore)	Wind (offshore)
spez. Investitionskosten (in €/kWp)	4000	1200	1000	1500
jährliche Volllaststunden (in h/a)	1000	4000	3000	4000
Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit (in %) (jährliche Volllaststunden / 8760 h pro Jahr)	11 %	46 %	23 %	46 %
jährliche Betriebskosten (fix) (bez. Inv.)	0,5 %	4 %	2 %	2 %
Brennstoffkosten + dynamische Betriebskosten (in ct/kWh)	-	3	-	-

Mit ihren deutlich höheren Investitionskosten und der markant niedrigeren Volllaststundenzahl zeigt die Tabelle klar die Nachteile der Photovoltaik gegenüber der konventionellen Stromerzeugung. Der Vorteil der fehlenden Brennstoffkosten und dynamischen Betriebskosten sowie der Kostensenkung durch den Finanzierungsfortschritt kann über diese Darstellung nicht erkannt werden. Dazu ist eine Analyse der Stromgestehungskosten über den gesamten Einsatzzeitraum nötig. Nach Ablauf von Abschreibung und Finanzierung im 21. Jahr ergibt sich eine völlig umgekehrte Situation als zu Beginn. Strom aus der im Jahr 2006 gebauten Photovoltaikanlage ist nun bis zum Ende der Lebensdauer um ein Mehrfaches günstiger als derjenige aus konventioneller Erzeugung. Dem dann fälligen Auslaufen der EEG-Förderung steht entgegen, dass der Preisunterschied zum konventionellen Strom bei nur geringen Betriebs- und Wartungskosten weiterhin einen Gewinn ermöglicht.

Negative Effekte bei fossiler Stromerzeugung wie die Kosten für CO2-Zertifikate und die staatliche Steinkohlesubventionen sind bei dieser Betrachtung ausgenommen, sie würden die Situation der Photovoltaik deutlich verbessern. Ferner ist keine steuerliche Abschreibung für Betriebsmittel berücksichtigt, sie würden den Preis für Solarstrom jeweils um ca. 3 ct/kWh reduzieren. Durch die absolute Emissionsfreiheit im Betrieb weist die Photovoltaik außerdem extrem niedrige externe Kosten auf. Liegen diese bei Stromerzeugung aus Stein- und Braunkohle bei ca. 6 bis 8 ct/kWh, betragen sie bei Photovoltaik nur ca. 1 ct/kWh. Zu diesem Ergebnis kommt ein aktuelles Gutachten , welches vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung erstellt wurde.

Für nach dem Jahr 2006 gebaute Photovoltaikanlage wird das Ergebnis dieser Betrachtung ebenfalls verbessert, da die sinkenden Herstellungskosten die Kapitalkosten weiter verringern.

Vergleich über Finanzierungskosten und Einstrahlung

Die Tabelle bildet die Stromgestehungskosten in Cent/kWh ab, bei 4 Prozent Kapitalkosten, 1 Prozent Betriebskosten und 20 Jahren Abschreibung. Da Photovoltaik-Anlagen kaum mechanischem Verschleiß unterliegen, hofft man, dass sie in der Regel bis weit über den Abschreibungszeitraum voll funktionsfähig bleiben.

20 Jahre, 4 %	2400 kWh	2200 kWh	2000 kWh	1800 kWh	1600 kWh	1400 kWh	1200 kWh	1000 kWh	800 kWh
200 €/kWp	0,8	0,9	1,0	1,1	1,3	1,4	1,7	2,0	2,5
600 €/kWp	2,5	2,7	3,0	3,3	3,8	4,3	5,0	6,0	7,5
1000 €/kWp	4,2	4,5	5,0	5,6	6,3	7,1	8,3	10,0	12,5
1400 €/kWp	5,8	6,4	7,0	7,8	8,8	10,0	11,7	14,0	17,5
1800 €/kWp	7,5	8,2	9,0	10,0	11,3	12,9	15,0	18,0	22,5
2200 €/kWp	9,2	10,0	11,0	12,2	13,8	15,7	18,3	22,0	27,5
2600 €/kWp	10,8	11,8	13,0	14,4	16,3	18,6	21,7	26,0	32,5
3000 €/kWp	12,5	13,6	15,0	16,7	18,8	21,4	25,0	30,0	37,5
3400 €/kWp	14,2	15,5	17,0	18,9	21,3	24,3	28,3	34,0	42,5
3800 €/kWp	15,8	17,3	19,0	21,1	23,8	27,1	31,7	38,0	47,5
4200 €/kWp	17,5	19,1	21,0	23,3	26,3	30,0	35,0	42,0	52,5
4600 €/kWp	19,2	20,9	23,0	25,6	28,8	32,9	38,3	46,0	57,5
5000 €/kWp	20,8	22,7	25,0	27,8	31,3	35,7	41,7	50,0	62,5

Kilowattstunden, die eine Anlage mit 1 kW_p pro Jahr liefert

Land	Ertrag	Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit
Süddeutschland	~900–1130 kWh/Jahr	12 %
Schweiz, Mittelland	1050–1200 kWh/Jahr	13 %
Alpen	1400–1600 kWh/Jahr	17 %
Italien, Sizilien	~1800 kWh/Jahr	21 %
Südspanien	~1800 kWh/Jahr	21 %
China, Takla Makan	~1840 kWh/Jahr	21 %
USA, Great Basin	~1930 kWh/Jahr	22 %
Spanien, Kanaren	~2000 kWh/Jahr	23 %
USA, Hawaii	~2100 kWh/Jahr(Haushaltsstrompreis: ca. 30 Cent/kWh)	24%
Afrika, Sahara	~2270 kWh/Jahr	26 %
Australien, Great Sandy	~2320 kWh/Jahr	26 %
Naher Osten, Arabien	~2360 kWh/Jahr	27 %
Südamerika, Atacama	~2410 kWh/Jahr	28 %

Modulpreise

Mittlerweile sind in Japan kristalline Sharp Solarmodule ab 1670 €/kW_p erhältlich. Sharp Markenmodule kosten in Deutschland etwa 3300 €/kW_p Netto. Im deutschen Großhandel kosten monokristalline Module bei einer Abnahme von 100 kW_p 2900 €/kW_p Netto. Schlüsselfertige Komplettanlagen sind ab 3900 €/kW_p Netto und Lieferanlagen zum Selbstaufbau ab 3580 €/kW_p Netto erhältlich.

Die Branche muss extrem wachsen, da weltweit erst 0,055 % des Stroms aus Solarenergie erzeugt wird. Das für die Investitionen (Bau neuer Fabriken) nötige Kapital wird hauptsächlich über die Gewinne durch den Modulverkauf finanziert. Im Jahr 2004 lagen die Modulpreise noch bei 3.400 $/kW_p und sind bis 2006 auf 4.500 $/kW_p angestiegen. Gemessen an den Herstellungskosten (ca. 1.900 €/kW_p) kostet Solarstrom bei 1.000 kWh/Jahr ca. 19 Cent pro Kilowattstunde bzw. 9,5 Cent/kWh bei 2.000 kWh/Jahr.

Photovoltaikanlagen enthalten keine beweglichen Teile und sind deshalb sehr langlebig. Sie können also durchaus über einen Zeitraum von 30 Jahren abgeschrieben werden. Folgende Tabelle zeigt die Stromgestehungskosten bei 30-jähriger Abschreibung.

30 Jahre, 4 Prozent	2400 kWh	2200 kWh	2000 kWh	1800 kWh	1600 kWh	1400 kWh	1200 kWh	1000 kWh	800 kWh
200 €/kWp	0,7	0,8	0,8	0,9	1,0	1,2	1,4	1,7	2,1
600 €/kWp	2,1	2,3	2,5	2,8	3,1	3,6	4,2	5,0	6,3
1000 €/kWp	3,5	3,8	4,2	4,6	5,2	6,0	6,9	8,3	10,4
1400 €/kWp	4,9	5,3	5,8	6,5	7,3	8,3	9,7	11,7	14,6
1800 €/kWp	6,3	6,8	7,5	8,3	9,4	10,7	12,5	15,0	18,8
2200 €/kWp	7,6	8,3	9,2	10,2	11,5	13,1	15,3	18,3	22,9
2600 €/kWp	9,0	9,8	10,8	12,0	13,5	15,5	18,1	21,7	27,1
3000 €/kWp	10,4	11,4	12,5	13,9	15,6	17,9	20,8	25,0	31,3
3400 €/kWp	11,8	12,9	14,2	15,7	17,7	20,2	23,6	28,3	35,4
3800 €/kWp	13,2	14,4	15,8	17,6	19,8	22,6	26,4	31,7	39,6
4200 €/kWp	14,6	15,9	17,5	19,4	21,9	25,0	29,2	35,0	43,8
4600 €/kWp	16,0	17,4	19,2	21,3	24,0	27,4	31,9	38,3	47,9
5000 €/kWp	17,4	18,9	20,8	23,1	26,0	29,8	34,7	41,7	52,1

Mittlerweile sind die 10-jährigen KfW Kredite auf 5,40 Prozent (effektiv) angestiegen. Bei 5.000 €/kW_p wird Solarstrom pro Prozentpunkt um 5 Cent/kWh teurer. Durch das nötige starke Wachstum und die damit verbundenen Investitionen in Milliardenhöhe werden auch alternative Energien immer teurer werden, bis das Wachstum nachlässt und sich die Preise wieder entspannen können. Dieser Effekt betrifft natürlich nicht nur die Photovoltaik, sondern auch alle anderen regenerativen und fossilen Energieträger. Es muss deshalb rechtzeitig gehandelt werden, damit es erst gar nicht dazu kommt bzw. der Effekt gemildert ausfällt.

20 Jahre, 12 Prozent	2400 kWh	2200 kWh	2000 kWh	1800 kWh	1600 kWh	1400 kWh	1200 kWh	1000 kWh	800 kWh
200 €/kWp	1,5	1,6	1,8	2,0	2,3	2,6	3,0	3,6	4,5
600 €/kWp	4,5	4,9	5,4	6,0	6,8	7,7	9,0	10,8	13,5
1000 €/kWp	7,5	8,2	9,0	10,0	11,3	12,9	15,0	18,0	22,5
1400 €/kWp	10,5	11,5	12,6	14,0	15,8	18,0	21,0	25,2	31,5
1800 €/kWp	13,5	14,7	16,2	18,0	20,3	23,1	27,0	32,4	40,5
2200 €/kWp	16,5	18,0	19,8	22,0	24,8	28,3	33,0	39,6	49,5
2600 €/kWp	19,5	21,3	23,4	26,0	29,3	33,4	39,0	46,8	58,5
3000 €/kWp	22,5	24,5	27,0	30,0	33,8	38,6	45,0	54,0	67,5
3400 €/kWp	25,5	27,8	30,6	34,0	38,3	43,7	51,0	61,2	76,5
3800 €/kWp	28,5	31,1	34,2	38,0	42,8	48,9	57,0	68,4	85,5
4200 €/kWp	31,5	34,4	37,8	42,0	47,3	54,0	63,0	75,6	94,5
4600 €/kWp	34,5	37,6	41,4	46,0	51,8	59,1	69,0	82,8	103,5
5000 €/kWp	37,5	40,9	45,0	50,0	56,3	64,3	75,0	90,0	112,5

Diese Kosten bei Großanlagen liegen gegenwärtig etwa 5 mal höher als die Kosten für konventionelle Erzeugung. Gemessen an den Haushaltsstrompreisen (ca. 20 ct/kWh; 18 ct/kWh + 2 ct/kWh Grundgebühr) und Solarkleinanlagen ergeben sich 2,5-fach höhere Kosten.

In Italien ist seit dem Jahr 2006 Solarstrom auch ohne Fördermittel günstiger als Strom aus der Steckdose und damit wirtschaftlich geworden. Die Kilowattstunde Haushaltsstrom kostet dort ohne Grundgebühr durch die überraschend stark gestiegenen Rohstoffpreise 21,08 Cent/kWh. Mit durchschnittlich 1.600 kWh (Sizilien sogar 1.800 kWh) Solarstrahlung pro Jahr, 4 Prozent Kapitalrendite und 25 Jahren Abschreibung kostet Solarstrom bei 4.600 €/kW_p nur noch 20,91 Cent/kWh. Bei Großanlagen mit 3.900 € pro installiertem kW_p sinken die Kosten sogar auf 17,75 Cent/kWh und ist somit über 15 Prozent günstiger. Bei weiter sinkenden Preisen für Solarzellen von jährlich 8 Prozent und steigenden Kosten für Haushaltsstrom von 5 Prozent klafft diese Lücke weiter auf, wodurch der Solarmarkt sehr viel schneller als bisher erwartet wachsen könnte. Um in Italien einen 19%igen Solarstromanteil zu erreichen, müssten 34 000 MW_p Leistung installiert werden, die 0,09 Prozent der Landesfläche beanspruchen würden. 9 Prozent der Fläche Siziliens könnten 25 Prozent des Strombedarfs der gesamten EU (ca. 2.100 TWh/Jahr) decken.

Aktuelle Situation der Preisentwicklung

Die reinen Herstellungskosten der Module sind in den letzten Jahren (bis 2006) stark gesunken. Das EEG hat somit wie geplant bewirkt, dass dank Massenproduktion, Produktivitätssteigerungen und technischem Fortschritt die Kosten gesenkt werden konnten. Die insbesondere durch den deutschen Markt ausgelöste weltweit andauernd hohe Nachfrage nach Solarmodulen und die begrenzten Produktionskapazitäten verhindern allerdings, dass der Gleichgewichtspreis für Solarmodule extrem absinken kann, da die Nachfrage sofort anziehen würde. Die Preise für Solarmodule sind in den Jahren 2004 und 2005 um durchschnittlich rund zehn Prozent gestiegen, seit Anfang 2006 stagnieren sie, seit Anfang 2007 sinken sie. Die Preise für Solarmodule lagen Anfang 2006 höher als 1999, dem Jahr vor der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes.

Mittlerweile (August 2006) gibt es weltweit 35 Länder (u.a. Deutschland, Japan, Frankreich, Spanien, Belgien, Kalifornien(USA), Südkorea, Italien, Griechenland und China) mit Einspeisevergütungen. Allerdings unterscheiden sich viele davon in einem wesentlichen Detail deutlich von den deutschen Regelungen. So wird in nahezu allen für die Solarbranche wichtigen Absatzländern Ländern der maximal geförderte Zubau von Solarstromanlagen durch bürokratische Hemmnisse bzw. gesetzliche Regelungen begrenzt. In Deutschland hingegen gibt es keine Höchstgrenze für den geförderten Zubau, wodurch im Jahr 2006 rund 950 MW_p zugebaut wurden.

Anders als in Deutschland ist Solarstrom in Spanien (1800 kWh/m²/a, 14,33 ct/kWh ohne Installationskosten) mittlerweile gegenüber Gaskraftwerken zur Deckung der Spitzenlast wirtschaftlich geworden. Bremsender Faktor sind nach wie vor fehlende Investitionen in Solarsilizium produzierende Anlagen. Die Siliziumpreise am Spotmarkt stiegen von ursprünglich 15 $/kg (Chipsilizium mit 1000x höherer Reinheit) auf teils deutlich über 100 $/kg. Für die Produktion von 1 kW_p sind ca. 7 bis 10 kg Silizium notwendig. Die Solarindustrie tritt diesen Preissteigerungen unter anderem durch Langfristverträge gegenüber. Solarunternehmen, welche sich ihre Siliziummengen durch langfristige Verträge sichern, zahlen geringere Preise als am Spotmarkt. Durch große technische Fortschritte konnte die Solarindustrie ebenso die Menge des pro Modul benötigten Siliziums deutlich reduzieren. Eine im März 2006 vom Solarstrom-Magazin PHOTON veröffentlichte Berechnung zeigt, dass die gestiegenen Siliziumpreise kein belastbares Argument für die überhöhten Modulpreise sind. Die Herstellungskosten für Solarmodule (Netto) bewegen sich derzeit zwischen 1,7 und 2,3 €/W_p (6,6–9,1 ct/kWh bei 1800 kWh/m²/a (Spanien)). Im Großhandel kostet 1 W_p (Februar 2007) 3,10 € Netto. Die Gewinne werden größtenteils in starkes Wachstum reinvestiert. Einige Firmen schütten einen kleinen Teil davon als Dividende aus. Mittlerweile sind zahlreiche Investmentfonds an Solarunternehmen beteiligt, da jahrzehntelang zweistellige Wachstumsraten erwartet werden. Weltweit werden 2006 erst 0,06 Prozent des Strombedarfs bzw. 0,01 Prozent des Primärenergiebedarfs mit Photovoltaik gedeckt. Somit errechnet sich bei einer jährlichen Wachstumsrate von 20 Prozent ein Solarstromanteil von 0,77 Prozent beim elektrischen Strom bzw. 0,13 Prozent bei der Primärenergie im Jahre 2020.

Da die Herstellungskosten um 20 Prozent pro Verdopplung der produzierten Menge sinken (Massenproduktionsgesetz) errechnet sich bei einer 1%igen Versorgung, einem 25%igen jährlichen Wachstum der Branche und einer Sonneneinstrahlung von 1300 kWh/(m² · a) (weltweiter Durchschnitt 1500 kWh/(m² · a)) ein an den Herstellungskosten gemessener Preis von 2,0 Cent/kWh (660 €/kW_p im Jahre 2018) am Strombedarf bzw. 1,1 Cent/kWh (370 €/kW_p im Jahre 2026) am Primärenergiebedarf. Dabei ist allerdings noch nicht berücksichtigt, dass der weltweite Bedarf steigt und sich bis 2050 der Primärenergiebedarf und Strombedarf verdreifachen könnte. Auch sei hier betont: wenn die Herstellungskosten sinken, sinken nicht gleichzeitig die Preise der Anlagen. In den vergangenen Jahren war es vielmehr oft der Fall, dass die Hersteller ihre Kosten gesenkt haben, ihre Preise aber gleichzeitig erhöhten.

Aufgrund der Vergütungssenkung im EEG rechnen sich neue Solarstromanlagen nur an guten Standorten. Wenn die Anlage mit zinsgünstigen Krediten zum Beispiel aus dem Programm „Solarstrom erzeugen“ der KfW-Bankengruppe finanziert wird, muss je nach Standort sorgfältig kalkuliert werden. Vor allem sollte das Solarkraftwerk als Unternehmen betrieben werden. Das ist unkompliziert und bietet unter anderem die Möglichkeit, sich die Mehrwertsteuer erstatten zu lassen.

Einspeisevergütung

Die Vergütung des Solarstroms in Deutschland ist im EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) geregelt und wird auf alle Stromverbraucher umgelegt.

Siehe Hauptartikel: Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) bzw. Solarstrom

Installationen, Exportraten und weltweit führende Hersteller

2006 wurden in Deutschland gemäß Angaben des Bundesumweltministeriums Solaranlagen mit einer Gesamtnennleistung von 950 MW installiert. Damit wurden – bedingt durch die Förderung über die Einspeisevergütung (siehe oben) – nirgends in der Welt so viele Solarstromanlagen ans Netz genommen wie in Deutschland. Erhebungen der Zeitschrift Photon zufolge wurden knapp die Hälfte aller weltweit produzierten Solarzellen im vergangenen Jahr auf deutschen Dächern und Freiflächen installiert.

Während in Deutschland im Jahr 2006 die größte Zahl von Solarstromanlagen installiert wurden, haben die japanischen Hersteller von Solarzellen ihre weltweite Führungsposition bei der Produktion verteidigt. Wie aus einer internationalen Markterhebung der Zeitschrift Photon International hervorgeht, wurden im vergangenen Jahr 36 Prozent aller Solarzellen von japanischen Unternehmen produziert, 20 Prozent von deutschen.

Im Jahr 2006 wurden weltweit Solarzellen mit einer Nennleistung von 2.536 Megawatt (MW) hergestellt. Davon stammten 922 MW aus Japan, deutsche Hersteller kamen mit 508 MW auf Platz zwei. Die chinesischen Hersteller liegen mit 384 MW auf Platz drei, dann folgen die amerikanischen mit 173 MW.

Der weltweit größte Hersteller ist seit dem Jahr 2000 unangefochten Sharp. Das japanische Unternehmen produzierte im Jahr 2006 435 MW. Der deutsche Hersteller Q-Cells konnte mit 253 MW Platz zwei verteidigen. Die nächstplatzierten deutschen Unternehmen sind Schott Solar auf Platz acht (96 MW) und Solarworld (ca. 90 MW auf Platz neun).

Siehe auch

• Grätzel-Zelle, Füllfaktor (Solarzelle), Dember-Effekt
• Solarstrom, Solarbatterie, Solarfahrzeug, Solarflugzeug, Solarluftschiff, Solarleuchte,
• Erneuerbare Energie, Zukunftstechnologie, SolarWorld AG,
• Erneuerbare-Energien-Gesetz
• Solarthermie, Thermische Solaranlage

Literatur

• Häberlin, H.: Photovoltaik - Strom aus Sonnenlicht für Verbundnetz und Inselanlagen VDE Verlag GMBH, Berlin, 1. Auflage 2007, ISBN 978-3-8007-3003-2
• Sylvio Dietrich: PVProfit 2.0 - Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Anlagen. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 3. komplett überarbeitete Auflage 2006, ISBN 3-933634-23-7, mit Berechnungsprogramm auf CD-ROM
• Das 150-Milliarden-Euro-Ding: Fachartikel zu den zukünftigen Kosten der Solarförderung aus dem Solarstrom-Magazin Photon, Ausgabe Mai 2007
• SFV: Gravierende Fehler im PHOTON-Beitrag zur Einspeisevergütung für Solarstrom, 17.07.2007
• Stellungnahme von PHOTON zu den Vorwürfen des SFV über angebliche Fehler in seinen Berechnungen, 06.09.2007
• Ingo B. Hagemann: Gebäudeintegrierte Photovoltaik. Architektonische Integration der Photovoltaik in die Gebäudehülle. Rudolf Müller Verlag, Köln. 1. Auflage 2002, ISBN 3-481-01776-6, http://www.baufachmedien.de/photovoltaik
• Andreas Wagner: Photovoltaik Engineering - Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung. Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg, 2. überarbeitete Auflage 2006, ISBN 3-540-30732-X
• Falk Antony, Christian Dürschner, Karl-Heinz Remmers: Photovoltaik für Profis - Verkauf, Planung und Montage von Solarstromsystemen. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 1. Auflage 2005, ISBN 3-933634-22-9
• Leitfaden Photovoltaische Anlagen, Ralf Haselhuhn und Claudia Hemmerle, Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., 2005, ISBN 3-9805738-3-4
• Ralf Haselhuhn: Photovoltaik - Gebäude liefern Strom. Ein BINE-Informationspaket, Solarpraxis Verlag, Berlin, 5. überarbeitete Auflage 2005, ISBN 3-8249-0854-9
• Thomas Seltmann: Photovoltaik: Strom ohne Ende., Anwenderhandbuch, Solarpraxis Verlag, Berlin, 3. aktualisierte Auflage 2007, ISBN 978-3-934595-74-3
• Björn Hemmann et al.: Bürger-Solarstrom-Anlagen - Konzept, Verträge, Handbuch. Verlag Solare Zukunft, Erlangen, 2. überarbeitete Auflage 2005, ISBN 3-933634-15-6
• Adolf Goetzberger, Bernhard Voß, Joachim Knobloch: Sonnenenergie: Photovoltaik - Physik und Technologie der Solarzelle. Teubner-Verlag, Stuttgart, 2. überarbeitete Auflage 1997, ISBN 3-519-13214-1
• Hans-Günther Wagemann, Heinz Eschrich: Grundlagen der photovoltaischen Energiewandlung - Solarstrahlung, Halbleitereigenschaften, Solarzellenkonzepte. Teubner-Verlag, Stuttgart, 1. Auflage 1994, ISBN 3-519-03218-X
• Report München, 12.11.2007: Subventionssumpf Solarstrom – Wie die Ökoindustrie das Geld der Verbraucher abzockt (zum Anschauen des Beitrages Klick auf Kamerasymbol auf der Website)

Weblinks

Wiktionary: Photovoltaik – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Fotovoltaik – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

• Seite zum Thema Photovoltaik, regenerative Energien
• Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V., München
• Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V., Aachen
• Solarstrom-Magazin Photon
• Bundesverband Solarwirtschaft e.V., Berlin (entstanden aus Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft e.V. und Bundesverband Solarindustrie e.V.)
• Hahn-Meitner-Institut Berlin GmbH HMI
• Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE
• Institut für Solare Energieversorgungstechnik ISET
• USA - National Center for Photovoltaics (englisch)
• Hier kann man sich mit Hilfe des Watt peak die tatsächliche Leistung von Photovoltaik je nach Region schätzen lassen