Solaroffensive für Deutschland Wie mit Sonnenenergie ein Wirtschaftsboom ausgelöst und das Klima geschützt werden kann

Auf dem Weg zur Klimaneutralität wird der Strombedarf in Deutschland durch die zunehmende Elektrifizierung des Energie-, Gebäude-, Verkehrs- und Industriesektors spätestens bis zum Jahr 2045 um den Faktor 2 bis 2,5 ansteigen. Um diesen hohen Strombedarf durch Erneuerbare Energien decken zu können, wird neben der Windenergie auch die Sonnenenergie eine tragende Säule dieses zukünftigen, nachhaltigen Energiesystems sein. Denn schon heute sind Wind und Sonne weltweit die preisgünstigsten Energiequellen und für alle nahezu unerschöpflich verfügbar.

„Die Photovoltaik produziert schon heute den günstigsten Strom und wird durch den Kampf gegen den Klimawandel, aktuell steigende Strompreise und die Elektromobilität noch wichtiger werden“, stellt Andreas Bett, Co-Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), fest.

Doch mitten in der Klimakrise ist das Potenzial der unverzichtbaren Solarenergie in Deutschland noch immer weitestgehend unerschlossen, obwohl die Techniken der Photovoltaik längst marktreif sind, kontinuierlich verbessert werden und Solarstrom mittlerweile konkurrenzlos günstig ist.

Enormes technisches Potenzial der Solarenergie von über 3.000 Gigawatt

Zurzeit sind in Deutschland knapp 60 Gigawatt (GW) Solarleistung installiert. Damit decken Solaranlagen etwa 9 Prozent des Strombedarfs ab. Bis 2040 müssten es 300 bis 450 GW sein, nach Expertenschätzungen ein Zubau von etwa 20 GW pro Jahr statt wie bisher 5 GW.

"Um 100 Prozent unseres bis dahin nochmal stark gestiegenen Strombedarfs mit Erneuerbaren zu decken, müssen wir im Vergleich zu heute das 6 bis 8-fache an Photovoltaik-Leistung installieren“, erklärt Dr. Christoph Kost, Leiter der Gruppe Energiesysteme und Energiewirtschaft am Fraunhofer ISE.

Eine Kurzstudie des Fraunhofer ISE im Auftrag von Greenpeace zeigt, dass die bisher nicht genutzten Möglichkeiten der Solartechnik in Deutschland gewaltig sind. Allein das technische Potenzial der Agrar-Photovoltaik schätzen die Fraunhofer ISE-Experten auf bis zu 1.700 GW. Würden dazu noch Gebäude, Parkplätze, Lärmschutzwände, künstliche Gewässer und die Dächer von Pkw und Lastwagen konsequent mit Solarzellen versehen, könnte hierzulande eine Photovoltaik-Leistung von rund 3.160 GW bereitgestellt werden. Zum Vergleich: Die gesamte installierte Kraftwerksleistung aller Energieträger in Deutschland betrug in 2021 rund 226 GW.

„Der schnelle Umbau des Energiesystems auf Basis von Erneuerbaren Energien ist das Herzstück eines erfolgreichen Kampfs gegen die Klimakrise”, sagt Jonas Ott, Experte für Erneuerbare Energien bei Greenpeace. „Es ist unverantwortlich, dass noch immer regulatorische Hürden den Ausbau der Solarenergie blockieren. Sowohl Solar- als auch Windenergie müssen massiv ausgebaut werden."

Deckelung hat Ausbau der Photovoltaik massiv blockiert

Das vorhandene technische Potenzial der Photovoltaik ist ca. fünfzehnmal so groß wie die gesamte bisher installierte Kraftwerksleistung und zeigt, dass das für den Klimaschutz erforderliche Ausbauziel der Erneuerbaren Energien ambitioniert, aber erreichbar ist. Doch warum ist in Deutschland von Solarfassaden, von Ackerkraftwerken und schwimmenden Paneelen bislang noch so wenig zu sehen?

Im Jahr 2000 wurden mit dem damals weltweit einzigartigen Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) eigentlich ideale Voraussetzungen für ein schnelles Wachstum der Erneuerbaren Energien geschaffen. Doch um die Kosten des Solarenergie-Zubaus zu begrenzen, hat die schwarz-gelbe Regierungskoalition 2012 die Förderung der Photovoltaik auf 52 GW gedeckelt. Erst im Jahr 2020 wurde dieser Solardeckel wieder abgeschafft.

„Wenn man weiter gefördert hätte, wären wir heute wahrscheinlich bei 80 bis 90 Prozent Erneuerbaren“, kritisiert Andreas Bett.

Deutschland soll klimaneutrales Industrieland werden

Die in 2021 gewählte erste Ampel-Koalition auf Bundesebene aus SPD, Grünen und FDP möchte Deutschland in ein klimaneutrales Industrieland verwandeln. Die Koalitionsverhandlungen liefen dabei zum ersten Mal überhaupt in einem klaren juristischen und gesetzlichen Rahmen: Klimaschutz ist Staatsräson. Alle demokratischen Parteien sind an das durch das Urteil des Karlsruher Bundesverfassungsgerichts verschärfte Klimaschutzgesetz gebunden.

Kern des rot-grün-gelben Wirtschaftsmodells ist der Umstieg von den fossilen Energieträgern hin zu den Erneuerbaren Energien sowie die Vereinbarkeit von Wohlstand und Klimaschutz. Der durch den auf 2030 vorgezogenen Kohleausstieg wegfallende Kohle-Strom soll durch Strom aus Solar- und Windenergie ersetzt werden. Bis 2030 sollen 80 Prozent des Stromverbrauchs - statt der bisher vorgesehenen 65 Prozent - aus Erneuerbaren Energien stammen.

„Ganz oben auf der To-Do-Liste für die kommende Legislaturperiode muss der beschleunigte Ausbau der Erneuerbaren Energien stehen“, betont auch Kerstin Andreae, Vorsitzende der Hauptgeschäftsführung des BDEW Bundesverband der Energie- und Wasserwirtschaft e.V..

Denn wenn sich nicht alle Experten weltweit täuschen, ist diese Ampel-Koalition die letzte Bundesregierung, die helfen kann, den Klimawandel aufzuhalten.

Simone Peter, Präsidentin des Bundesverbandes Erneuerbare Energie, hat es bereits 2017 auf den Punkt gebracht: „Wir sind die erste Generation, die die Auswirkungen der Klimakrise spürt – und die letzte, die etwas dagegen tun kann."

Klares Bekenntnis von Politik und Unternehmen zum Ausbau der Solarenergie

Besonders große Hoffnungen setzen die Ampel-Parteien auf die Sonnenenergie. Rund 200 GW Leistung an Solarparks und Photovoltaik-Anlagen sollen bis 2030 installiert werden, rund drei Mal so viel wie derzeit gebaut wird. Der Koalitionsvertrag der Ampel-Parteien sieht vor, künftig alle geeigneten Dachflächen für die Solarenergie zu nutzen. Gelingen soll dies unter anderem durch eine bundesweite Solardachpflicht bei gewerblichen Neubauten, wie es sie beispielsweise in Hamburg, Bremen und Baden-Württemberg bereits gibt. Beim Neubau von Privathäusern sollen die Dachflächen nach Möglichkeit ebenfalls für die Solarenergie genutzt werden.

„Der Koalitionsvertrag ist eine solide Startrampe für die erfolgreiche Solarisierung der Energieversorgung in Deutschland. Damit diese Solar-Rakete rasch abheben kann, müssen jetzt schnell die Triebwerke gezündet werden“, mahnt Carsten Körnig, Hauptgeschäftsführer des Bundesverbands Solarwirtschaft (BSW). „Wir hoffen, dass zahlreiche Marktbarrieren jetzt tatsächlich schnell beseitigt und rasch attraktive Investitionsbedingungen für Photovoltaik, Solarthermie und Speichertechnologien geschaffen werden. Die Investitionsbereitschaft in der Bevölkerung und bei Unternehmern ist da und die Solarwirtschaft steht in den Startlöchern."

Solar-Beschleunigungspaket noch vor Ostern

Jetzt einigten sich das Wirtschafts- und Klimaschutzministerium, das Umweltministerium sowie das Agrarministerium darauf, noch vor Ostern ein Solar-Beschleunigungspaket im Bundeskabinett beschließen zu wollen. Dieses "Oster-Paket" sieht vor, dass sogenannte Agrar-Photovoltaikanlagen auf landwirtschaftlichen Flächen sowie auf landwirtschaftlich genutzten Moorböden künftig im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) gefördert werden sollen. Gleichzeitig bleibt die Agrar-Förderung der landwirtschaftlichen Flächen durch die EU erhalten, sofern die landwirtschaftliche Nutzung nicht mehr als 15 Prozent durch die Stromerzeugung beeinträchtigt wird. Außerdem sollen unter Einhaltung von Naturschutzkriterien Agrar-Photovoltaikanlagen grundsätzlich auf allen Ackerflächen zulässig sein. Agrar-Photovoltaikanlagen sind spezielle Solaranlagen, bei denen unter den Modulen Pflanzen weiter angebaut werden können. So ist gleichzeitig die landwirtschaftliche und die energetische Nutzung ein und derselben Fläche möglich.

Mit dem Solar-Beschleunigungspaket wollen die drei Ministerien einen optimalen Ausgleich zwischen den Anforderungen von Landwirtschaft und Energieproduktion und dem Schutz der Natur gewährleisten.

„Den erforderlichen Ausbau der Freiflächen- und Agri-PV wollen wir naturverträglich gestalten: durch Kopplung an Naturschutzkriterien, die gleichzeitige Wiedervernässung von Mooren und eine Erweiterung der Flächenkulisse in benachteiligten Gebieten“, erklärt Umweltministerin Steffi Lemke (Grüne).

 Wiederansiedelung der Solarindustrie in Deutschland und Europa

Die Solar-Branche sieht mittlerweile einen neuen Boom kommen: Gesunkene Produktionskosten durch die weitgehend automatisierte Herstellung der Solarmodule und gestiegene Transportkosten bei den globalen Lieferketten machen europäische Standorte mittlerweile konkurrenzfähig und Importe aus dem Ausland unattraktiver.

"Photovoltaik ist billig geworden. Das bedeutet zugleich, dass der Anteil von Transportkosten bei Modulen höher geworden ist. Mit einer lokalen Produktion gibt es einen Kostenvorteil", so Andreas Bett. „Das ist das große Argument. Wir in Europa sind nicht teurer mit der Produktion als China.“

Allein im ersten Halbjahr 2021 wuchs die heimische Nachfrage nach Solarstromanlagen nach Angaben des Branchenverbands BSW Solar um 22 Prozent gegenüber dem vergleichbaren Vorjahreszeitraum. Bis in den Winter hinein waren sämtliche Produktionskapazitäten ausverkauft. Experten sind optimistisch, dass die Wiederansiedelung der Solarindustrie in Deutschland und Europa nach der Solarkrise vor gut zehn Jahren dieses Mal erfolgreicher und nachhaltiger verlaufen wird.

„Unsere Branche ist erwachsen geworden“, sagt Gunter Erfurt, Geschäftsführer des Modulherstellers Meyer Burger. „Europas Industrie hat nun ihre zweite Chance, sich als Marktführer in Energiewendetechnologie zu etablieren. Ich erwarte eine gewaltige Dynamik, im Arbeitsmarkt wie auch in der Exportbilanz.“

Neue Technologie mit höheren Wirkungsgraden

Kernmaterial der Phtovoltaik-Technologie ist Silizium, ein sogenannter Halbleiter. Silizium kann jedoch nur einen begrenzten Wellenlängenbereich des Lichts optimal in Strom umwandeln, während die anderen Anteile des Lichtspektrums schlecht oder gar nicht genutzt werden. Forscher arbeiten daher an neuen Zellsystemen, die mehr Energie pro Fläche umwandeln und dadurch Rohstoffe einsparen sollen. Bis zu 46 Prozent der Energie konnten so im Labor bereits in Strom verwandelt werden, doppelt so viel wie bei gängigen Solarmodulen.

Die so optimierte Photovoltaik soll endlich jene Sonnenstromrevolution erlauben, die sich die Experten seit Jahren erhoffen. Doch konkurrieren Solaranlagen nicht mit anderen Nutzungsformen um die begehrten Flächen? Deutschland hat heute schon ein Platzproblem: Siedlungen wachsen, Straßen werden gebaut, die Natur braucht Fläche, die Landwirtschaft, das Gewerbe, die Windkraft.

„Es stimmt, der Flächendruck ist auch ohne Photovoltaik schon enorm“, sagt Harry Wirth, Experte für integrierte Photovoltaik am Fraunhofer ISE. „Wir glauben jedoch, dass die Solarenergie kaum eigene Flächen brauchen wird. Künftig wird es normal sein, Solarzellen in alle künstlichen Oberflächen einzubauen, die es gibt, und wir werden es gar nicht mehr bemerken.“

Keine Flächenkonkurrenz durch Nutzung künstlicher Oberflächen

Solar-Dachanlagen sind das einfachste Beispiel für die Nutzung solcher künstlichen Oberflächen: Die Photovoltaik-Anlagen werden sogar unsichtbar, wenn sich Solarziegel durchsetzen. Autobahnen und Parkplätze könnten künftig von aufgestelzten Solaranlagen beschattet werden. Ein Londoner Unternehmen will sogar das Schienennetz der Deutschen Bahn mit Solarmodulen pflastern und den Strom direkt in die Oberleitungen einspeisen. Vielversprechend ist auch die schwimmende Photovoltaik auf künstlichen Gewässern wie etwa den knapp 500 Tagebauseen der Braunkohlereviere.

Oder die sogenannte Agrar-Photovoltaik, bei der unter speziellen Solarmodulen der Anbau von Kulturpflanzen und die Tierhaltung möglich sind. Sogar die Folientunnel von Gemüsepflanzungen könnten künftig durch Solarfolien ersetzt werden. Vor allem der Anwendungsbereich dieser sogenannten organischen Photovoltaik ist enorm: Die Solarfolien sind biegsam, selbstklebend und leichter als Siliziumzellen. Sie können überall dort Strom erzeugen, wo konventionelle Solarlösungen an ihre Grenzen stoßen, z.B. auf weniger tragfähigen oder gewölbten Dächern, auf Autos, Zügen oder Flugzeugtragflächen. Selbst auf Fenster lassen sich manche der Folien aufkleben, ohne diese völlig zu verdunkeln.

Andreas Bett ist sich sicher: „ Künftig wird es selbstverständlich sein, Solarzellen in Fassaden, Autodächern und Lärmschutzwänden zu integrieren und über Parkplätzen oder Agrarflächen zu installieren.“

Solarenergie wird über Erreichen der Klimaziele entscheiden

Ein nachhaltiger Solarboom im Industrieland Deutschland hat das Potenzial, eine globale Welle auszulösen und die Nutzung der Sonnenenergie auch in anderen Regionen der Welt voranzubringen. Nur so können die schlimmsten Auswirkungen der Klimakrise und der drohende Klimakollaps verhindert werden.

„In den ersten 100 Tagen wird sich entscheiden, ob der überfällige Klimaschutz-Turbo in dieser Legislaturperiode gezündet wird. Dann kann die gewaltige Klimaschutz- und Ökoenergie-Lücke in letzter Minute noch geschlossen werden. Als überaus beliebte, preiswerte und schnell skalierbare Energieform wird die Solarenergie den entscheidenden Ausschlag geben, ob die erfreulichen Regierungsziele insgesamt erreicht werden und die Klimaschutz-Ampel auf Grün springt,“ so Carsten Körnig.

Quellen: greenpeace, Fraunhofer ISE, Spiegel, SOLARIFY, taz, Sonnenseite, DW, BSW, bdew, bmwi / März 2022