Photovoltaik in Deutschland

Von 2000 bis 2011 stieg die mit Photovoltaik erzeugte jährliche Energie von 0,064 TWh auf ca. 19 TWh[6] und damit auf das rund Dreihundertfache. 2012 betrug der Zubau 8.300 MW (= 8,3 GW), womit eine neue Rekordmarke aufgestellt wurde. Zahlreiche Investoren beschleunigten ihre Projekte, weil sie Kürzungen der Bundesregierung befürchteten bzw. sie sich die höheren Vergütungssätze sichern wollten. Ab 2013 war der Photovoltaik-Zubau stark rückläufig.[7] 2014 wurden nur noch 1,9 GW installiert, was unterhalb des von der Bundesregierung vorgegebenen Ausbaukorridors von 2,5 GW lag.[8]

Zudem wurde 2012 eine Obergrenze in Höhe von maximal 52 GW förderbarer Solarleistung eingeführt.[9] Im Oktober 2019 votierte der Bundesrat dafür, diese Förderobergrenze abzuschaffen, der Bundestag stimmte im Mai 2020 zu. Zu diesem Zeitpunkt war diese Grenze fast erreicht.[10] Obwohl bereits im Koalitionsvertrag 2018 vereinbart, 2019 im Rahmen des Klimapakets erneut bestätigt und im Mai 2020 nach Blockaden des Wirtschaftsministeriums, das den Deckel als Pfand für seine Windenergiepolitik benutzte, erneut verkündet, stand die tatsächliche Abschaffung Anfang Juni 2020 weiterhin aus. Darauf reichten Unternehmen der Solarbranche eine Klage beim Bundesverfassungsgericht ein.[11][12] Mitte Juni 2020 beschloss der Bundestag endgültig die Abschaffung des Solardeckels.[13]

2019 produzierten PV-Anlagen in Deutschland 46,5 TWh elektrischer Energie.[5] Die Solarenergie trägt in Deutschland bereits seit 2015 in der Mittagszeit von sonnenreichen Frühlings- und Sommertagen mehr als die Hälfte zur Deckung der Verbrauchsspitzen bei, in Bayern und Baden-Württemberg sogar zwei Drittel.[14]

Die rechnerischen Volllaststunden in der folgenden Tabelle zeigen, wie die Nutzung der Sonnenenergie witterungsbedingt schwanken kann, und stehen in engem Zusammenhang mit der Sonnenscheindauer, d. h. mit der Zahl der Sonnenstunden eines Jahres. Die mittlere Sonnenscheindauer beträgt in Deutschland 1550 Stunden pro Jahr. Die Volllaststunden entsprechen nicht der Einschaltdauer, sondern einem rechnerischen Wert, der sich aus dem Quotient zwischen Regelarbeitsvermögen und Peak-Leistung der Photovoltaikanlage ergibt. Die tatsächliche Einschaltdauer, in der die Anlage Strom erzeugt, entspricht den Zeiten, in denen die Sonne über dem Horizont steht, also näherungsweise etwa der Hälfte der Jahresstunden, somit rund 4400 Stunden, wobei die Stromproduktion allerdings teilweise nur gering ist – bei schlechtem Wetter, in den ersten Stunden nach Sonnenaufgang und in den letzten Stunden vor Sonnenuntergang. Pro kW_peak installierter Leistung kann im Jahr je nach den Wetterverhältnissen und nach Lage und Ausrichtung ein Energieertrag von etwa 600 bis 1200 kWh erwartet werden.

Entsprechend der Sonnenstrahlungsintensität erreicht die Photovoltaik in der Mittagszeit ihre Leistungsspitze („Peak“), in den Morgen- und Abendstunden ist die eingespeiste Strommenge deutlich geringer. In Deutschland wird der meiste Strom zwischen 8.00 Uhr morgens und 19.00 Uhr abends benötigt. Durch die natürliche Übereinstimmung des Lastprofils des Stromverbrauchs mit der zeitlichen Verteilung der Photovoltaikeinspeisung verringert sich die Notwendigkeit, Spitzenlastkraftwerke anzufahren. Problematisch für die Stromversorgung ist es allerdings, dass in den Herbst- und Wintermonaten, in denen für Heizung und Beleuchtung besonders viel Strom benötigt wird, der Stromertrag der PV-Anlagen am geringsten ist (laut den Energy Charts des Fraunhofer ISE wurden in den Jahren 2012–2021 jeweils in den Monaten Januar, November und Dezember insges. nur 5,37 – 7,20 % des Jahresertrags erzielt).

Auf der EEX-Transparenzplattform ist die tagesaktuelle Berechnung des Leistungsprofils und die Produktionsdaten für elektrische Energie für Deutschland und Österreich aufgeschlüsselt nach Erzeugungsart und Regelzonen einsehbar. Für Deutschland werden die gemessenen Photovoltaikdaten aus den vier Regelzonen gemeldet und sind seit dem Beginn der Meldungen am 19. Juli 2010 auch abzurufen.[17] Tagesaktuelle Einspeisedaten (für Deutschland) sind für die Jahre ab 2011 via Energy-Charts frei zugänglich.[18][19] Auch eine Berechnung des aktuellen Leistungsprofils der in Deutschland installierten Photovoltaik mit Visualisierung nach Postleitzahlgebieten ist bei einem Wechselrichterhersteller abrufbar.[20] Die vier Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland setzen seit 2010/2011 für die Planung der Regelleistung unter anderem die Berechnungen großer Betreiber von Datenportalen zu Photovoltaikanlagen ein. Deren Berechnungen basieren jeweils auf Ertrags- und Leistungsdaten von etwa 10 % der installierten Anlagenleistung in Deutschland.

Stromerzeugung in Deutschland am 25. und 26. Mai 2012

Am Freitag, den 25. Mai 2012 um 12:45 Uhr wurde deutschlandweit eine Leistung von 22,4 Gigawatt erreicht, wodurch zur Spitzenlastzeit rund ein Drittel der gesamten Stromproduktion auf die Photovoltaik entfiel.[21][22] Dies entspricht in etwa der Leistung von 15 großen Kernkraftwerken. Seit Februar 2012 deckt die Einspeiseleistung relativ zuverlässig einen großen Teil der täglichen Mittel- und Spitzenlast ab. Konventionelle Kraftwerke müssen ihre Leistung fast nur noch in den Dämmerungsphasen erhöhen. Dies macht sich auch durch deutlich gesunkene Strompreise an der Strombörse bemerkbar. 2012 war absehbar, dass bei weiterem Zubau neuer Anlagen die konventionellen Kraftwerke ihre Leistung um die Mittagszeit verstärkt drosseln müssen, was vor allem bei trägen Kraftwerken, insbesondere Kernkraftwerken problematisch ist, seit 15. April 2023 hat sich dieses Problem für die Kernkraftwerke erledigt, da sich zu diesem Datum die letzten 3 Meiler in Deutschland aus dem Markt zurückzogen. Außerdem sinkt die Ausnutzung von Spitzenlastkraftwerken, was deren wirtschaftlichen Betrieb in Frage stellen kann.[23] Im Mai 2012 wurden laut BDEW mehr als 4 Mrd. kWh Solarstrom erzeugt, womit etwa 10 % des Stromverbrauchs dieses Monats durch Solarstrom gedeckt wurde.[24] Aus den gemessenen Daten lässt sich zudem ablesen, dass im Sommerhalbjahr die Leistung bundesweit zwischen ca. 30 und 90 % der verfügbaren Kapazität schwankt. Im Winterhalbjahr liegt der Wert meist zwischen 10 und 50 %.

Im Juni 2019 produzierte die Photovoltaik 7,2 TWh elektrischer Energie und war damit erstmals in einem gesamten Monat wichtigste deutsche Stromquelle, noch vor Braunkohle und Windenergie.[25] Im Juni 2021 lieferte die Photovoltaik in Deutschland den damaligen Monats-Rekordwert von 7,8 TWh;[26] dies wurde im Juni 2023 mit einem neuen Rekordwert deutlich übertroffen, da in diesem Monat rund 9 TWh elektrische Energie solar erhalten wurden.[27] Aufgrund des Russischen Einmarschs in die Ukraine und der dadurch verschärften Energiekrise wurde verstärkt Photovoltaik zugebaut.[28] 2022 wurden Anlagen mit einer Spitzenleistung von rund 7,5 Gigawatt auf Dächern und Freiflächen neu in Betrieb genommen. 2023 lag dieser Wert bei rund 14 Gigawatt. 2023 produzierten die rund 3,7 Millionen Photovoltaik-Systeme 62 Milliarden Kilowattstunden und deckten damit rund 12 Prozent des deutschen Stromverbrauchs.[29]

Solarstrahlung in Deutschland (auf eine horizontale Fläche)

Nach einer Studie des KIT aus dem Jahr 2018 verfügt Deutschland allein im Gebäudebestand (ohne Freiflächen) über ein aktuell wirtschaftlich nutzbares Potential an PV-Stromerzeugung von 1158 TWh bis 2482 TWh pro Jahr.[30]

Grundsätzlich wäre es möglich, den deutschen Strombedarf rein mengenbezogen mehrfach über Photovoltaik zu decken. Dies würde leistungsbezogen, aufgrund der jahreszeitlich bedingten Ertragsschwankungen, nur mit sehr großen und derzeit kostenintensiven Speichern gelingen oder durch bewusste Überdimensionierung mit Abregelung. Daher ist es deutlich sinnvoller, auf einen Mix verschiedener erneuerbarer Energien zu setzen, da sich damit der Speicherbedarf deutlich verringern lässt.[31]

Bei Photovoltaik-Freiflächenanlagen rechnet man mit rund 80–100 kWh/m² jährlich bezogen auf die Grundfläche eines Solarparks, entsprechend 40–50 m², um die Elektroenergie für einen Durchschnittshaushalt (4 MWh/Jahr) zu erzeugen. Bei Anlagen an beziehungsweise auf Gebäuden und Lärmschutzwänden wird keine zusätzliche Fläche in Anspruch genommen.

Am 30. Juni 2011 beschloss der Deutsche Bundestag eine umfassende Novelle des EEG,[32] darunter eine Neuregelung der Boni-Systeme für die Bioenergie sowie Veränderungen bei den Einspeisetarifen. Eine außerordentlich starke Kürzung wurde für die Photovoltaik beschlossen. Die Änderungen traten zum 1. Januar 2012 in Kraft.[33] Mitte 2012 gab es weitere Änderungen, insbesondere gab es eine Einmalabsenkung der Vergütungssätze um 15 %, anschließend „Basisdegression“ um monatlich 1 % (entspricht 11,4 % jährlich).[34]

Daraufhin kam es zu einem starken Markteinbruch. Die Neuinstallationen gingen auf ein Viertel des vorherigen Wertes zurück. Zeitgleich konnten Chinesische Firmen zu dieser Zeit durch staatliche Subventionen unter den Herstellungskosten verkaufen. Es gab einen massiven Preisverfall von Photovoltaikmodulen. Nach 2011 schrumpfte die deutsche Solarbranche massiv und ein großer Teil der Solarindustrie wurde insolvent. Firmen wie Solar Millennium, Solarhybrid und Q-Cells waren davon betroffen.[35] 2013 kündigte auch Bosch seinen Ausstieg aus dem Geschäftsfeld kristalline Photovoltaik an.[36] Der Preisverfall ist indes ökologisch gesehen positiv zu bewerten, da Photovoltaik binnen weniger Jahre drastisch kostengünstiger und damit finanziell erschwinglich geworden ist.[37]

Der Handelsstreit zwischen europäischen, amerikanischen und chinesischen Herstellern spitzte sich 2012 zu. Grünenpolitiker wie Hans-Josef Fell warnten, die europäischen Märkte durch Strafzölle abzuschotten, trotz der unlauteren Wettbewerbspolitik Chinas. Der weitaus größte Teil der Arbeitsplätze in der Solarwirtschaft sei gerade in den Bereichen der Projektierer und Installateure, die heimisch sind und faktisch nicht aus China importiert werden könnten. Stattdessen solle ein fairer Marktzugang in den asiatischen Markt gesichert werden.[38] Laut einer Studie von Prognos aus dem Jahr 2013 hätten Strafzölle bis zu 240.000 Arbeitsplätze in Deutschland gefährden können.[39]

Die EU-Kommission leitete im September 2012 ein Anti-Dumping-Verfahren gegen China ein,[40] und Ende 2012 hat die USA aufgrund ähnlicher Handelsstreitigkeiten Strafzölle von 18 bis 250 Prozent erlassen.[41] Im Mai 2013 verhängte die EU-Kommission Strafzölle gegen China. Im September 2018 wurden die Anti-Dumpingzölle gegen chinesische Hersteller durch die EU aufgehoben. Dieser Beschluss trage auch den neuen Zielen der EU im Bereich der erneuerbaren Energien Rechnung. Die Marktlage habe sich nicht so geändert, dass dies eine weitere Verlängerung der Maßnahmen über die geplanten 18 Monate hinaus rechtfertigen würde, so die Kommission.[42] Dies ließ die Preise für Solarzellen weiter sinken.

Existierten 2011 rund 350 Solarzellenhersteller in Deutschland, waren es 2019 nur noch wenige Dutzend. Gleichzeitig wurde ein Großteil der Belegschaft entlassen; von 2011 bis 2017 fiel die Zahl der Beschäftigten in der Solarbranche von 156.700 Menschen im Jahr 2011 auf 42.800 im Jahr 2017.[43] Mitte 2020 gab es noch ca. 31.000 Photovoltaik-Arbeitsplätze in Deutschland.[44] Volker Quaschning sieht den Rückgang in dem politisch nicht ausreichend geförderten Ausbau der erneuerbaren Energien. Deshalb sei der Photovoltaikausbau zwischen 2012 und 2016 von 7,6 GW 2012 auf 1,5 GW gedrosselt worden, worauf rund 80.000 Arbeitsplätze in der deutschen Photovolatikindustrie verloren gingen.[45]

Anfang 2021 initiierte ein Branchenverband eine „European Solar Initiative“ mit dem Ziel, bis 2025 in Europa eine Produktionskapazität von 20 GW an Photovoltaik aufzubauen. Die Initiative wird von der EU-Kommission unterstützt. Angesichts gestiegener Transport- und gesunkener Produktionskosten soll die Produktion in Europa wettbewerbsfähig mit der Herstellung in Asien sein.[46] Stand 2021 planten mehrere Unternehmen, in europäischen Ländern neue Kapazität zur Produktion von Solarmodulen und Vorprodukten zu schaffen.[47]

Die Tabelle zeigt für die deutschen Bundesländer die Zahl der Einwohner zum Stand 31. Dezember 2020[48] sowie die Zahl und die installierte elektrische Netto-Nennleistung von Photovoltaikanlagen, ebenfalls zum Stand Ende 2021:[49][50]

	Land	Einwohner	Fläche in km²	Zahl der Anlagen	installierte Leistung in MW
	Baden-Württemberg	11.103.043	35.751,46	417.826	7.503,0
	Bayern	13.140.183	70.551,57	677.226	16.214,2
	Berlin	3.664.088	891,85	11.399	157,4
	Brandenburg	2.531.071	29.478,61	55.578	4.626,3
	Bremen	680.130	419,23	2.972	59,2
	Hamburg	1.852.478	755,26	5.237	67,7
	Hessen	6.293.154	21.114,94	148.467	2.667,1
	Mecklenburg-Vorpommern	1.610.774	23.180,14	24.276	3.015,9
	Niedersachsen	8.003.421	47.634,90	213.774	5.063,7
	Nordrhein-Westfalen	17.925.570	34.088,01	358.781	6.564,6
	Rheinland-Pfalz	4.098.391	19.853,36	131.368	2.757,4
	Saarland	983.991	2.569,69	28.091	599,3
	Sachsen	4.056.941	18.415,51	59.316	2.566,8
	Sachsen-Anhalt	2.180.684	20.446,31	41.940	3.406,7
	Schleswig-Holstein	2.910.875	15.799,38	60.408	2.050,8
	Thüringen	2.120.237	16.172,50	39.221	1.999,3
	Deutschland	83.155.031	357.582	2.275.880	59.316,6

• Liste von Solarkraftwerken in Deutschland

• Jürgen Eiselt: Dezentrale Energiewende. Chancen und Herausforderungen. Vieweg & Teubner, Wiesbaden 2012, ISBN 978-3-8348-2461-5.
• Manfred Popp: Deutschlands Energiezukunft: Kann die Energiewende gelingen?. Wiley-VCH, Weinheim 2013, ISBN 978-3-527-41218-1.
• Jürgen Staab: Erneuerbare Energien in Kommunen: Energiegenossenschaften gründen, führen und beraten. 2., überarbeitete und erweiterte Auflage. Springer Gabler, Wiesbaden 2013, ISBN 978-3-8349-4403-0.
• Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE): Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland.

2. Februar 2021, 99 Seiten, online (PDF; 5,7 MB)[51]

Commons: Photovoltaik in Deutschland – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Anne Kunze: Brüder, zur Sonne, zur Neuheit! Die Zeit 10/2012, 4. März 2012.
• SMA: Das leistet Photovoltaik in Deutschland, live (ca. 15-min-Takt).