PV-Anlage: Energie- und Klimabilanz / 2 Beitrag zur Energiewende

Wenn Deutschland seinen Beitrag leisten will, um die Ziele des Pariser Klimaabkommens zu erreichen, muss es bis spätestens 2050 klimaneutral werden. Auf dem Weg dorthin gilt es, die Etappenziele des nationalen Klimaschutzplans von 2019 zu erreichen. Im Energiesektor soll der Bruttostromverbrauch bis 2030 zu 80 % von erneuerbaren Energien gedeckt werden, damit die jährlichen Treibhausgasemissionen des Sektors auf 175 bis 183 Mt CO2-Äquivalente sinken.

Bis dahin ist es noch ein weiter Weg. 2021 fiel der Anteil der erneuerbaren Energien im Stromsektor von 45,2 % (2020) auf 42,3 % (2021) des Bruttostromverbrauchs. Insgesamt wurden im Jahr 2021 etwa 233,6 Milliarden kWh Strom aus erneuerbaren Energieträgern erzeugt. Konnten bisher einzelne wind- und sonnenärmere Jahre durch Zubau neuer Stromerzeugungsanlagen ausgeglichen werden, war dies 2021 nicht mehr der Fall.

Auch 2022 war Kohle wie bereits in den Vorjahren der wichtigste Energieträger für die Stromerzeugung in Deutschland. Wie das Statistische Bundesamt (Destatis) nach vorläufigen Ergebnissen mitteilt, kam ein Drittel (33,3 %) des in Deutschland erzeugten und ins Netz eingespeisten Stroms aus Kohlekraftwerken (2021: 30,2 %). Damit nahm die Stromerzeugung aus Kohle gegenüber dem Vorjahr um 8,4 % zu. Zweitwichtigste Energiequelle war die Windkraft, deren Anteil an der Stromerzeugung nach einem vergleichsweise windarmen Vorjahr um 9,4 % auf knapp ein Viertel (24,1 %) stieg (2021: 21,6 %).

Insgesamt wurden im Jahr 2022 in Deutschland 509 Milliarden Kilowattstunden Strom erzeugt und eingespeist. Das waren 1,9 % weniger als 2021. Mit einem Anteil von 53,7 % stammte der im Jahr 2022 ins Netz eingespeiste Strom mehrheitlich aus konventionellen Energieträgern, allerdings sank die Stromerzeugung aus diesen Quellen wegen der geringeren Erzeugung aus Erdgas- und Kernkraftwerken gegenüber dem Vorjahr um 8,7 %. 2021 hatte der Anteil noch 57,7 % betragen. Die Einspeisung aus erneuerbaren Energien stieg dagegen um 7,3 % auf einen Anteil von 46,3 %. Neben der stärkeren Stromerzeugung aus Windkraft trug ein deutlicher Zuwachs beim Solarstrom zu diesem Anstieg bei.

Zu etwas anderen Ergebnissen kommt das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Dessen Auswertung basiert auf der Datenplattform energy-charts.info. Nach deren vorgelegter Jahresauswertung 2022 zur Stromerzeugung in Deutschland war das Jahr von extremen Preisen und einem starken Wachstum bei den erneuerbaren Energien geprägt. Danach lag der Anteil der Erneuerbaren Energien an der Nettostromerzeugung sogar bei 49,6 %. Die Photovoltaik erreichte die von der Bundesregierung vorgegebenen Ausbauziele und konnte ihren Beitrag zur Stromerzeugung um 19 % steigern (siehe Abb. 2).

Abb. 2: Öffentliche Nettostromerzeugung in Deutschland 2022; Quelle: Fraunhofer ISE/Bruno Burger^[1]

Um den gesamten Energiebedarf aus erneuerbaren Energien zu decken, ist neben anderen Maßnahmen vor allem ein massiver Ausbau der installierten PV-Leistung erforderlich. Denn nur bei der Photovoltaik leisten nicht nur Großanlagen auf Gewerbeimmobilien und Feldern, sondern auch kleinere Anlagen auf Ein- und Mehrfamilienhäusern ihren Beitrag zum Klimaschutz.

Nach einer aktuellen Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), die Studien und Szenarien mit unterschiedlichen Annahmen zu den Rahmenbedingungen 2021 miteinander vergleicht, beträgt die benötigte PV-Nennleistung, um Klimaneutralität im Sektor Energiewirtschaft zu erreichen, zwischen 240 und 520 GWp (siehe Abb. 3).

Abb. 3: PV-Ausbau zum Erreichen der Klimaneutralität im Sektor Energiewirtschaft, Quelle: Fraunhofer ISE/Dr. Harry Wirth, Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Dez. 2022

Nach der EEG-Novellierung von 2023 ist ein PV-Ausbau auf 215 GWp bis 2030 und auf 400 GWp bis 2040 vorgesehen. Der jährliche Netto-Zubau soll innerhalb weniger Jahre auf einen Höchstwert von 22 GWp klettern. Die Photovoltaik verfügt dabei kurz- und mittelfristig über das kostengünstigste Ausbaupotenzial im Bereich der erneuerbaren Energien, vor allem aufgrund der Möglichkeiten, die gebäudeintegrierte PV-Kleinanlagen (Dach und Fassade) unter 100 kWp bieten.

Emissionserzeugung

Immer wieder wird von Kritikern angemerkt, dass Photovoltaik und Solarthermie nicht umweltfreundlich seien, weil die Produktion der Solarmodule viel zu energieintensiv sei. Tatsächlich entsprechen die Emissionen, die bei der Produktion einer PV-Anlage freigesetzt werden, etwa 50g CO2 pro produzierter Kilowattstunde (kWh) Solarstrom. Dabei verursachen die Siliziumgewinnung und Solarmodul-Herstellung mit insgesamt 90 % den maßgeblichen Anteil der CO2-Emissionen von PV-Anlagen.

Trotzdem fallen bei der Stromerzeugung im Vergleich zu anderen Kraftwerken deutlich geringere CO2-Emissionen an. So sind beispielsweise Braun- und Steinkohle, Öl, Erdgas, Müllverbrennung oder auch Biomasse deutlich emissionsreicher als Photovoltaik. Eine Kilowattstunde Braunkohlestrom beispielsweise verursacht laut Umweltbundesamt 1.000 Gramm CO2 all...