Photovoltaik

Stand der Dinge international und in der Schweiz

Die Photovoltaik (PV) beschäftigt sich mit der direkten Umwandlung von Licht in Elektrizität. Dazu sind Halbleiter, Module und Solarzellen notwendig sowie elektrische Komponenten wie Maximum-Power-Point-Tracker und Wechselrichter. Zur PV zählen aber auch Installationsaspekte wie Montagesysteme und Gebäudeintegration, die Anwendungsbereiche (isolierte Systeme, netzgekoppelt, Mobilität) und andere Aspekte wie Planung, Überwachung, Wartung und Prognose. Im Jahr 2017 wurden weltweit 98 Gigawatt (GW) neue PV-Spitzenleistung installiert. Dank F&E und Massenproduktion wird die PV zur kostengünstigsten Stromquelle. Heute liefern grosse Systeme Strom für unter 4 Euro-Cent pro kWh, also billiger als jedes andere neue Kraftwerk (einschliesslich Kohle). Kleine Systeme erzeugen Strom zum Endkundenstrompreis von typischerweise 8 bis 30 Cents/kWh oder noch günstiger. PV hat das Potenzial, die weltweit grösste Stromquelle zu werden. In Kombination mit Wasser- und Windkraft, manchmal mit einem Hochspannungsgleichstrom- Übertragungsnetz und mit Kurz- und Langzeitspeichern wie Batterien, Wärme, Wasser, Power-to-Gas sowie einer Nachfragesteuerung, kann sie effektiv im Energiesystem eingesetzt werden.

Will man den Klimawandel ernsthaft bekämpfen, müsste die neue Jahresinstallation von PV-Anlagen mit 600 bis 1000 GW weltweit um ein Vielfaches höher sein als heute. Wir stehen somit erst am Anfang der Solar-Ära. Für eine stärkere Verbreitung sind eine weitere Senkung der Komponentenkosten um 20 bis 40 Prozent sowie eine deutliche Steigerung des Wirkungsgrads anzuvisieren. Dieser beträgt 17,5 Prozent bei einem durchschnittlichen Modul aus kristallinen Siliziumzellen, die 95 Prozent des Marktes abdecken, und sollte in den nächsten zehn Jahren auf 22 bis 24 Prozent erhöht werden. Wird ein so genannter Multi-Junction-Ansatz angewendet, werden also in den Zellen Halbleiter verschiedener Materialien kombiniert, sollte ein Modulwirkungsgrad von 25 bis 30 Prozent möglich sein. Dank einer stark verlängerten Lebensdauer von deutlich über 25 Jahren und dank kundenspezifischer und lokaler Fertigung dürfte es zu einer stärkeren Durchdringung im Gebäudesektor kommen. Die Anwendungen der PV im Bereich Mobilität, z.B. auf Autodächern, werden deutlich erweitert. Alle diese Verbesserungen werden die PV noch billiger machen und mehr Mittel für das Strommanagement bereitstellen, was weitere Anstrengungen zur Verbesserung der Technologien rechtfertigt.

Konsequenzen für die Schweiz

In der Schweiz decken 2 GW installierte PV 3 Prozent des jährlichen Strombedarfs ab (geschätzter Stand Mitte 2018). Durch eine leichte Erhöhung der Installationsrate (von 250– 300 MW/Jahr in den letzten Jahren) auf 400–450 MW/Jahr kann bis 2040 eine jährliche Produktion von 12 TWh erreicht werden, was dem minimalen Beitrag der PV zur Energiestrategie 2050 (20 Prozent des Stroms) entspricht. Dies ist aber nur ein Bruchteil des technischen Potenzials hierzulande. Es gibt in der Schweiz zahlreiche Forschungsinstitute und Unternehmen, die entlang der PV-Wertschöpfungskette arbeiten, und viele PV-Systeme weltweit beinhalten Elemente aus Schweizer Produktion. Sowohl die Schweizer Forschungsinstitute als auch der Schweizer Hightech- PV-Sektor verfügen über eine führende technologische Position. Der grosse Druck der chinesischen Industrie erfordert von hiesigen Unternehmen permanente Innovationen, um den Marktanteil zu halten. Zudem sind sie gezwungen, vermehrt Produkte und Dienstleistungen mit höherer Wertschöpfung zu entwickeln. Dazu gehören spezielle Inselanlagen, gebäudeintegrierte PV-Produkte, Messlösungen, Software und Mobilitätsanwendungen, um Nischenmärkte in der Schweiz und in Europa zu erobern.