Warum dem unendlichen Solarstromwachstum Grenzen gesetzt sind

Immer billigere Sonnenstrommodule, viele Sonnentage und ein großer Boom – was zunächst gut klingt, könnte den Kampf gegen den Klimawandel behindern.

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(Bild: Soonthorn Wongsaita/Shutterstock.com)

Von
  • James Temple

Ein paar einsame Forscher warnen schon seit Jahren, dass die Solarenergie vor einer fundamentalen Herausforderung steht – doch bislang mag ihnen offenbar niemand zuhören. Ihre Theorie: Das halsbrecherische Wachstum der Branche könnte sehr abrupt stoppen. Weil: Je mehr Solarstrom ins Netz eingespeist wird, desto weniger lohnt es sich letztlich für die Produzenten, jedenfalls unter bestimmten Kriterien.

Das Grundproblem ist, dass Solarmodule an sonnigen Tagen viel Strom erzeugen – oft mehr als benötigt wird, was die Preise drückt, mittlerweile manchmal sogar in den negativen Bereich. Doch im Gegensatz zu etwa einem Erdgaskraftwerk können die Betreiber von Solarkraftwerken den erzeugten Strom nicht einfach nach Bedarf drosseln oder die Erzeugung über einen Tag verteilen, sie in die Nacht verschieben oder den dunklen Winter nutzen. Solarstrom ist verfügbar, wenn er verfügbar ist – also wenn die Sonne scheint. Und das wiederum ist der Zeitpunkt, an dem auch alle anderen Solarkraftwerke mit maximaler Leistung Strom erzeugen.

Eine neue Untersuchung zeigt nun, dass Kalifornien, das einen der größten Sonnenenergieanteile des Planeten hat, das Phänomen der sogenannten Solarwertdeflation bereits akut zu spüren bekommt.

Laut der Analyse des Breakthrough Institute, die diesen Monat veröffentlicht wird, sind die durchschnittlichen Großhandelspreise für Solarstrom in Kalifornien seit 2014 um 37 Prozent im Vergleich zu den durchschnittlichen Strompreisen für andere Energiequellen gefallen. Mit anderen Worten: Die Energieversorger zahlen Solaranlagen aufgrund ihrer schwankenden Erzeugung insgesamt weniger als allen anderen Quellen.

Großhandelspreise sind grundsätzlich der Betrag, den Energieversorger an Kraftwerke für den Strom zahlen, den sie dann an Haushalte und Unternehmen liefern. Sie schwanken im Laufe des Tages und des Jahres und steigen für Solaranlagenbetreiber morgens, nachmittags und zu anderen Zeiten, in denen es kein Überangebot gibt, an. Doch je mehr Solaranlagen gleichzeitig ans Netz gehen, desto häufiger und ausgeprägter werden die Zeiten des Überangebots, die diese Tarife ins Bodenlose senken.

Niedrigere Preise mögen für die Verbraucher zunächst gut klingen. Doch die Solarwertdeflation hat beunruhigende Auswirkungen auf die Ziele der Welt, die Solarkapazität schnell auszubauen und den Klimawandel zu stoppen. Denn es könnte künftig schwierig werden, Entwickler und Investoren davon zu überzeugen, immer mehr Solarkraftwerke zu bauen, wenn sie weniger Geld verdienen oder gar welches verlieren könnten. Tatsächlich stagniert der Bau von Solaranlagen in Kalifornien bereits seit 2018, so die Studie. Doch ein Staat wird die Industrie brauchen, um die Entwicklung deutlich zu beschleunigen, wenn er hofft, seine ehrgeizigen Ziele für saubere Energie zu erreichen. Dies könnte bald zu einem breiteren Problem werden.

"Kalifornien ist ein kleiner Vorgeschmack auf das, was dem Rest der Welt bevorsteht, wenn wir die Solarenergie dramatisch ausbauen", sagt Zeke Hausfather, Direktor für Klima und Energie beim Breakthrough Institute und Autor des Reports. Denn während in Kalifornien etwa 19 Prozent des erzeugten Stroms aus Solarenergie stammen, werden auch in anderen Regionen schnell Photovoltaikanlagen installiert. In Nevada und Hawaii zum Beispiel lag der Anteil der Solarstromerzeugung 2019 bei rund 13 Prozent, so die Studie. Die Werte in Italien, Griechenland und Deutschland lagen bei 8,6 Prozent, 7,9 Prozent respektive 7,8 Prozent.

Bislang haben die oft noch hohen Solarsubventionierungen und die schnell sinkenden Kosten für Solarstrom in Kalifornien die Solarwertdeflation ausgeglichen. Solange es immer billiger wird, Solarkraftwerke zu bauen und zu betreiben, ist sie weniger ein Problem.

Aber es wird wahrscheinlich bald immer schwieriger, dieses Kunststück zu vollbringen, da der Anteil der Solarstromerzeugung weiter steigt. Wenn der Kostenrückgang für den Bau und die Installation von Solarmodulen nachlässt, könnte Kaliforniens Sonnenstrom-Deflation im Rennen gegen die fallenden Kosten schon 2022 die Nase vorn haben und von da an weiter klettern, so der Bericht. Zu diesem Zeitpunkt würden die Großhandelspreise unter den subventionierten Kosten für Solaranlagen in dem US-Bundesstaat liegen, was eine rein wirtschaftliche Begründung für den Aufbau weiterer Anlagen untergraben würde, so Hausfather.

Das 2018 verabschiedete kalifornische Gesetz SB 100 schreibt vor, dass der gesamte Strom bis 2045 aus "erneuerbaren und CO2-freien Ressourcen" stammen muss. Bis dahin könnten laut einem Modell der kalifornischen Energiekommission etwa 60 Prozent des Stroms aus Sonnenenergie stammen.

Die Breakthrough-Studie schätzt, dass der Wert der Solarenergie – oder der durchschnittliche Großhandelspreis im Vergleich zu anderen Energiequellen – zu diesem Zeitpunkt um 85 Prozent fallen wird, was die Wirtschaftlichkeit von Solarparks dezimiert, zumindest in der Form, in der das kalifornische Stromnetz heute besteht.

Doch wie können wir das Problem lösen? Es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, diesen Effekt abzumildern, auch wenn keine davon ein Allheilmittel sein dürfte. Die Solarbranche könnte etwa weiterhin versuchen, Wege zu finden, um die Solarkosten zu senken. Doch einige Forscher argumentieren, dass es möglicherweise erforderlich ist, auf neue Materialien und Technologien umzusteigen, um das spottbillige Niveau zu halten, das erforderlich ist, um die Solarwertdeflation zu unterbieten.

Eine zentrale technische Lösung: Netzbetreiber und Entwickler von Solaranlagen können mehr Energiespeicher hinzufügen – und das tun sie auch zunehmend. Forscher des Lawrence Berkeley National Laboratory haben in einer breiteren Studie, die im Juni in der Fachzeitschrift "Joule" veröffentlicht wurde, auf ähnliche Probleme in Kalifornien hingewiesen. Die Forscher weisen aber auch darauf hin, dass zahlreiche Modellstudien gezeigt haben, dass die Hinzufügung von kostengünstigen Speicheroptionen, einschließlich so genannter Hybridanlagen, die mit Lithium-Ionen-Batterien gekoppelt sind, die Solarwertdeflation abmildern und es ermöglichen könnten, die Technik wirtschaftlich zu betreiben.

Dem sind jedoch wahrscheinlich Grenzen gesetzt, da eine Studie nach der anderen zeigt, dass die Speicher- und Systemkosten stark ansteigen, sobald die erneuerbaren Energien den Großteil des Stroms im Netz liefern. Bundesstaaten und Nationen könnten auch die Subventionen für Solarenergie erhöhen, mehr Fernübertragungsleitungen einrichten, um Regionen zu ermöglichen, sauberen Strom nach Bedarf untereinander auszutauschen – oder Anreize für Kunden schaffen, den Energieverbrauch auf Tageszeiten zu verlegen, die besser mit den Zeiten hoher Stromerzeugung übereinstimmen.

Die gute Nachricht ist, dass durch jede dieser Maßnahmen der Übergang zu sauberen Stromquellen auch auf andere Weise erleichtern wird. Das Problem: Das wird uns viel Zeit und viel Geld kosten. Der kalifornische Solarmarkt erinnert uns daran, dass die Klima-Uhr tickt.

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(bsc)