Photovoltaik ausbauen
Wir nutzen die direkte Energie der Sonne noch viel zu wenig. Das Potenzial ist riesig, die Technologie ist unkompliziert, zuverlässig und ökologisch vertretbar herzustellen. Zudem sind die Kosten der Photovoltaik in den letzten Jahren massiv gesunken, wie diese Grafik zeigt: Elektrische Energie aus PV kann heute um 82% billiger erzeugt werden als noch vor 10 Jahren. Das gilt in dieser Form für Großanlagen, aber auch Anlagen mit bis zu 10 kW_peak kann man heute wirtschaftlich betreiben: Die Gesamtkosten hängen hier noch sehr stark von den Gegegenheiten ab, liegen aber meist zwischen 1000 und 2000 € pro kW_peak. Je nach Eigenverbrauchsanteil liegt der jährliche finanzielle Ertrag bei rund 100 bis 150 € pro kW_peak. Bei einer Lebensdauer von 30 Jahren lohnt sich das also in jedem Fall.
Quelle der Grafik: IRENA (2020), Renewable power generation costs in 2019
Gemäß Energiebericht lieferten PV-Anlagen in Vorarlberg im Jahr 2017 81 GWh elektrische Energie. Sofern die Zubauraten seither in der Größenordnung der Vorjahre lag (siehe Grafik), erreicht die Produktion im Jahr 2020 knapp 110 GWh. Das sind immerhin schon 4% des gesamten Stromverbrauchs.
Der allergrößte Teil der Potenziale liegt aber noch brach: In der "Szenarienbetrachtung 2030" (FHV und EIV) wird ein technisches Potenzial von fast 2000 GWh/a ausgewiesen, und zwar ausschließlich an Gebäuden, also keine Aufstellung auf Freiflächen oder an anderen Bauwerken. Für das realistische Potenzial wurde die Aussicht stark reduziert - weniger als 20% der geeigneten Gebäudeflächen können demnach erschlossen werden, sodass "nur noch" 322 GWh Ausbaupotenzial verbleiben. Dieses Potenzial zu erschließen wäre mit moderaten Steigerungsraten schon bis 2030 möglich.
Allerdings wäre der Sonnenstrom-Ertrag pro Kopf in Vorarlberg dann noch nicht einmal auf dem heutigen Niveau von Deutschland. Das kann also nicht das Ende der Fahnenstange sein: Das realistische Potenzial muss angehoben werden, darüber hinaus müssen auch andere Bauwerke oder Freiflächen - etwa in Kombination mit landwirtschaftlicher Nutzung - als Standorte in Betracht gezogen werden.
Die Zielsetzung muss bei 600-700 GWh Ertrag liegen, nur so sind neben der Klimaneutralität auch die Ziele der Energieautonomie zu erreichen.
Quelle Grafik: Energie- und Monitoringbericht Vorarlberg 2019
Diese Grafik zeigt, wie stark der jährliche Zubau in Österreich erweitert werden muss, um das Ziel der Bundesregierung - 11 TWh PV-Strom im Jahr 2030 - zu erreichen. Das heutige Niveau von unter 200 MWp/a muss auf 1800 MWp/a angehoben werden - das ist eine Steigerung um den Faktor 10!
In Vorarlberg ist das aktuelle Niveau schon etwas höher, sodass der Zubau von rund 10 MWp/a bis 2030 "nur" auf etwa 30 MWp/a zu verdreifachen ist. Das erfordert eine jährliche Steigerung des Zubaus um etwa 10%. Bleibt das Ausbauvolumen in der darauffolgenden Dekade auf diesem Niveau, sind 600 GWh/a im Jahr 2040 realistisch.
Quelle der Grafik: UMWELTJournal 1/20
Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass neben den Gebäuden auch Freiflächen und vor allem Bauwerke im alpinen Bereich als Aufstellort untersucht werden. Stauseemauern kommen ebenso in Frage wie Straßengalerien oder Skiliftanlagen. Die Bedeutung von Winterstrom wird bald stark zunehmen: Während in Tallagen der Großteil der Energie im Sommerhalbjahr geerntet wird, kann PV in höheren Lagen auch im Winter einen relevanten Ertrag liefern. Natürlich soll auf den Sommerstrom nicht verzichtet werden, gerade in einem von Wasserkraft dominierten Land wie Vorarlberg hilft aber jegliche heimische Quelle, die auch im Winter Energie liefert.
Die Ermittlung des Effekts auf die Treibhausgasemission erfolgt hier analog zum Baustein Wasserkraft ausbauen. Auch hier gehen wir beim substituierten Strom von 400 Gramm pro kWh (typisch für Gaskraftwerke) und von der teilweisen Speicherung der mittels PV erzeugter Energie in Form von Wasserstoff aus. Der Emissionsfaktor für elektrische Energie aus PV konnte in der Vergangenheit sukzessive gesenkt werden, wie diese Grafik zeigt. Wir setzen den Wert sicherheitshalber auch für die Zukunft beim heutigen Wert von etwa 30 Gramm CO2 pro kWh an. Für den Nettonutzen ergibt sich somit folgendes Bild:
- 50% der Energie (300 GWh/a) ersetzt direkt importierten Strom, der spezifische Nutzen liegt bei (400 - 30) = 370 GrammCO2/kWh
- 50% der Energie werden in Form von Wasserstoff gespeichert und rückverstromt, der spezifische Nutzen liegt bei (400 - 75) = 325 GrammCO2/kWh
- Die gesamte Einsparung an Treibhausgasen liegt dementsprechend bei 208.500 toCO2eq pro Jahr.
Das entspricht 0,5 Tonnen pro Person und damit über 4% der Ausgangslage.
Quelle der Grafik: siehe Downlaod
Der massive Ausbau der Photovoltaik ermöglicht - zusammen mit vielen anderen Maßnahmen - die Zielerreichung der Energieautonomie. Die stark reduzierte Abhängigkeit von Stromimporten kann im Lauf der Jahre noch an Bedeutung gewinnen. Deshalb ist der Fokus auf den Winterstrom so wichtig.
Diese Grafiken aus einer Studie der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) zeigen links die Ertragspotenziale von verschiedenen Lagen und Anstellwinkeln, rechts ist der beispielhafte Verlauf der Monatserträge ersichtlich. Gerade in den niederschlagsarmen und kalten ersten Monaten des Jahres stellt alpine PV eine ideale Ergänzung zur Wasserkraft dar.
Der massive Ausbau der Photovoltaik kennt (fast) nur Gewinner.
Im Bereich der alpinen PV muss sicher behutsam vorgegangen werden - der Landschaftsschutz darf der Energiegewinnung hier ebenso wenig zum Opfer fallen wie bei der Wasserkraft. Dieses Beispiel am schweizerischen Muttsee zeigt eine gelungene Lösung, es wird aber sicher auch grenzwertige Projekte geben, bei denen die unterschiedlichen Interessen abgewogen werden müssen.
Weiters ist parallel zum massiven Ausbau die Frage der Speicherung bzw. der Überschussenergie zu behandeln. Zum einen wird es vermehrt interessant, die erzeugte Energie dezentral zu verbrauchen, evtl. auch zu speichern; zum anderen werden im zukünftigen Energiesystem mit vielen fluktuierenden Energiequellen auch Überschüsse effizient verwertet werden - vornehmlich zur Produktion von grünem Wasserstoff für die Industrie.
Der Trend zur dezentralen Nutzung und Speicherung wiederum wird zu einem Rückgang der Energielieferungen durch Energieversorger führen und damit zusammenhängend auch zu reduzierten Steuereinnahmen.
Akteure bei KlimaVOR!
DI Martin Staudinger
Ingenieurbüro für Energietechnik und ProjektmanagementAu 27a
6842 Koblach
Österreich
