Das wirtschaftliche Potenzial von Photovoltaikanlagen
Windenergie und Photovoltaik sind die tragenden Säulen eines Stromsystems, das auf erneuerbaren Energien basiert. Im Jahr 2021 wurden in Deutschland ca. 48,4 TWh Strom mit Photovoltaikanlagen erzeugt, wovon 3,8 TWh dem Eigenverbrauch dienten und ca. 44,6 TWh in das öffentliche Netz eingespeist wurden. Dies entspricht einer Erhöhung der Produktion um ca. 0,7 TWh beziehungsweise einer Zunahme in Höhe von 1,5 Prozent gegenüber dem Vorjahr.
Durch den Zubau von rund 4,4 GW lag die installierte PV-Leistung bei ca. 58,4 GW. Im Zeitraum von März bis August 2021 war die monatliche Stromerzeugung von PV-Anlagen höher als die von Steinkohlekraftwerken. Wie das Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme ISE ermittelt hat, betrug der maximale Anteil der Solarenergie an der gesamten Stromerzeugung am 27. Juni 2021 in der Mittagszeit mehr als 60 Prozent.
Der Anteil der erneuerbaren Energien am Strommix, der tatsächlich aus der Steckdose kommt, lag im Jahr 2021 mit 224,56 TWh bei 45,8 Prozent. Die Netzeinspeisung der Solarenergie hatte daran einen Anteil von 9,1 Prozent. Mit Windenergieanlagen wurden insgesamt 113,51 TWh Strom produziert, was einem Anteil von 23,1 Prozent an der Nettostromerzeugung aus Kraftwerken entspricht. Der Anteil der fossilen Energien betrug insgesamt 40,9 Prozent und 13,3 Prozent der Nettostromerzeugung stammte aus Kernkraftwerken.
Bei den Photovoltaikanlagen sind durch die starke technologische Weiterentwicklung im letzten Jahrzehnt höhere Wirkungsgrade zu verzeichnen. Bei der mono- und multikristallinen Silizium PV-Technologie, die über einen Marktanteil von über 95 Prozent verfügt, ist der Wirkungsgrad von 15 Prozent auf 20 Prozent gestiegen. Im Bereich der Dünnschichttechnologien, deren Bedeutung in den letzten Jahren stark zurückgegangen ist, ließ sich bei Cadmiumtellurid (CdTe) ein Steigerung des Modulwirkungsgrads von 9 Prozent auf 19 Prozent beobachen.
Neben steigenden Wirkungsgraden erfolgt in der PV-Produktion sowohl ein sinkender Materialverbrauch sowie ein Einsatz von Materialien, die sowohl günstiger als auch weniger umwelt- und gesundheitsschädlich sind. Die effizientere Produktion der PV-Module wirkt sich auch positiv auf ihr Umweltprofil aus. Zudem wird den PV-Modulen durch die neuen Entwicklungen eine längere Lebensdauer prognostiziert, wodurch sich ihr ökologischer Nutzen erhöht.
Derzeit beträgt die energetische Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen je nach Standort etwa ein bis zwei Jahre. In diesem Zeitraum produziert die PV-Anlage genauso viel Energie wie für ihre Herstellung, den Betrieb und Entsorgung benötigt wurde. Während sich PV-Anlagen selbst bei geringen Laufzeiten aus energetischer Sicht amortisieren, ist eine ‚Energy Payback Time’ bei konventionellen Energieerzeugungsanlagen mit fossilen Brennstoffen grundsätzlich nicht möglich, weil die eingesetzte Energie in Form von Brennstoffen größer als die Nutzenergie ist. Um das Umweltprofil der Photovoltaik-Stromerzeugung vereinfacht zu berechnen, bietet das Umweltbundesamt als kostenloses Online-Tool einen Ökobilanzrechner für Photovoltaikanlagen an.
