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2006-03: Photovoltaik im Aufschwung

Thema

Die Photovoltaik hat seit der Jahrtausendwende einen massiven Aufschwung erlebt. Der Weltmarkt hat sich seit 1999 auf etwa 1.400 MWp im Jahr 2005 verzehnfacht. Motor der Entwicklung ist Deutschland, das mit der Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2000 die Investition in eine Solarstromanlage erstmals für jedermann finanziell attraktiv gemacht hat.

Foto: ertex-solar

Photovoltaik weltweit im Aufschwung

Von Gerhard Stryi-Hipp*

Mittlerweile ziehen andere Länder nach und schaffen ähnlich gute Rahmenbedingungen. Seit 2004 ist Deutschland der größte PV-Markt weltweit mit einem Marktanteil von derzeit ca. 45%. Für 2006 wird mit einem Wachstum von ca. 10% auf 660 MWp gerechnet. Etwa 33.000 Menschen sind in Deutschland in Produktion, Vertrieb, Installation und Wartung von Photovoltaikanlagen beschäftigt. Der Branchenumsatz wird im Jahr 2006 etwa 3,3 Mrd. Euro betragen.
Auf der Basis des verlässlichen und berechenbaren Marktes in Deutschland und den guten Perspektiven in anderen Märkten hat sich eine sehr dynamisch wachsende Photovoltaikindustrie gebildet, die in neue Produktionskapazitäten investiert und die technologische Entwicklung vorantreibt. Um auch künftig wettbewerbsfähig zu sein, wird nicht nur in den Universitäten und Forschungsinstituten geforscht, sondern auch in den Unternehmen. Weiterentwickelt werden Produktionsverfahren und Produkttechnologien mit dem Ziel, mehr Leistung bei geringeren Kosten zu erreichen. Auch die Politik ist sich der Bedeutung der Technologieentwicklung bewusst, der deutsche Umweltminister hat die Forschungsmittel für Erneuerbare Energien für das Jahr 2007 um 5 Mio Euro auf 88 Mio Euro erhöht. Und Georg W. Bush hat im Januar 2006 die „Solar America Initiative“ angekündigt, in deren Rahmen das Forschungsbudget für 2007 um 65 Mio US-Dollar auf 148 Mio US-Dollar angehoben werden soll.

Das deutsche EEG

Grundlage für den Aufschwung ist jedoch nicht die verstärkte Forschung, sondern mit dem EEG ein Fördermodell, das der Branche stabile Marktbedingungen und damit die notwendige Investitionssicherheit gegeben hat. Der Vergleich unterschiedlicher Fördermodelle hat in den letzten Jahren eindeutig gezeigt, dass die Einspeisevergütung das wirkungsvollste Förderkonzept zur Einführung der Erneuerbaren Energien ist. Sie gibt dem Investor wichtige Rechte gegenüber dem Netzbetreiber und belastet nicht den Staatshaushalt, sondern nach dem Verursacherprinzip alle Stromverbraucher gleichermaßen. Das Konzept der Einspeisevergütung hat fünf elementare Prinzipien:

1. Anschlusspflicht: der nächstgelegene Netzbetreiber ist verpflichtet, die Solarstromanlage eines jeden Investors ans Stromnetz anzuschließen
2. Prioritäre Stromabnahme: jede Kilowattstunde (kWh) Solarstrom, die dem Netzbetreiber angeboten wird, muss dieser abnehmen
3. Vergütungspflicht: jede abgenommene KWh Solarstrom muss vom Netzbetreiber zu einem fixen Preis über einen fixen Zeitraum vergütet werden (in Deutschland beträgt die Vergütung für Solarstrom zwischen 40,81 Cent und 56,80 Cent pro kWh über 20 Jahre).
4. Vergütungsdegression: Anlagen, die zu einem späteren Zeitpunkt angeschlossen werden, erhalten einen reduzierten Vergütungssatz (in Deutschland liegt die Degression für PV-Anlagen bei 5% für Gebäudeanlagen und 6,5% für Freilandanlagen).
5. Umlage der Kosten auf die Stromverbraucher: Die Mehrkosten für den Solarstrom tragen die Stromverbraucher, dabei müssen die Netzbetreiber untereinander für einen Ausgleich sorgen, so dass jeder Stromverbraucher denselben Zusatzbetrag bezahlt

Abbildung 1: Abschätzung PV-Weltmarkt 2006: Der weltgrößte Photovoltaik-Markt ist Deutschland
Quelle: Schätzung BSW auf Basis Daten EPIA

Zielsetzung des EE-Gesetzes ist es, durch eine starke Ausweitung des Marktes die Kosten für Solarstrom deutlich zu reduzieren. Die Solarindustrie war sich mit der Politik im Jahr 2000 einig, dass sich durch das Gesetz ein starkes Marktwachstum ergibt und dadurch eine Preisreduktion von 5% pro Jahr möglich ist. Von 1999 bis 2003 hat sich dies auch in vollem Umfang bestätigt, die Preise sind um 25% gesunken.
Von 2000 bis 2003 lief parallel zum EEG das 100.000 Dächer-Programm (HTDP), das zinsgünstige Kredite für Solarstromanlagen vergab. Durch die Kombination beider Programme wurde die Investition in eine Photovoltaikanlage erstmalig attraktiv. Allerdings war das Marktwachstum aufgrund der begrenzten Kreditmittel im HTDP limitiert. Im letzten Programmjahr 2003 lagen Anträge für 200 MWp vor, 150 MWp konnten davon nur bewilligt werden. Nach Ende des HTDP wurde das EEG zum 1. Januar 2004 so angepasst, dass allein durch die Vergütung der Betrieb einer PV-Anlage wirtschaftlich wurde. Damit konnte der Markt erstmals ungehindert wachsen. Innerhalb eines Jahres verdreifachte sich der Absatz auf ca. 500 MWp. Seit 2004 liegt die Nachfrage nach Solarmodulen über dem Angebot und ist der Grund für die Begrenzung des Marktwachstums.

Computerchips oder Solarzellen

Der Engpass ist die Siliziumproduktion. Silizium gibt es buchstäblich wie Sand am Meer, denn es ist nichts anderes wie Quarzsand. Mit einem Anteil von 26% ist es das zweithäufigste Element der Erdkruste nach dem Sauerstoff. Knapp sind derzeit allerdings die Aufbereitungskapazitäten, die aus dem Rohstoff hochreines Silizium machen, das für Solarzellen und Computerchips benötigt wird.

Abbildung 2:
Quelle: ertex-solar

Weltweit produzieren nur 7 Hersteller nennenswerte Mengen an hochreinem Silizium – etwa 34.500 Tonnen in diesem Jahr. Davon benötigt die wieder erstarkende Halbleiterindustrie ca. 21.000 Tonnen, etwa 13.500 Tonnen gehen an die Photovoltaik-Hersteller. Dass der Ausbau der Produktionskapazitäten nur langsam voran geht liegt an den großen Investitionen für den Bau der Siliziumproduktionsanlagen. Diese sind erst ab einer Größe von mehreren 1.000 to Silizium jährlicher Produktionskapazität ökonomisch sinnvoll, wobei pro 1.000 to etwa 100 Mio US-Dollar investiert werden müssen. Die vier größten Hersteller weltweit sind Hemlock Semiconductor (USA), REC (Norwegen), Wacker Polysilicon (Deutschland) und Tokuyama (Japan), die zusammen einen Weltmarktanteil von knapp 80 Prozent halten. Diese bauen jetzt ihre Kapazitäten aus. Hemlock hat im November 2005 die Erhöhung seiner Kapazität von 7.000 Tonnen auf über 11.000 Tonnen angekündigt und will dafür über 400 Mio US-Dollar investieren. Wacker Polysilicon ist mittlerweile der zweitgrößte Anbieter weltweit und baut im bayerischen Burghausen derzeit seine Kapazität von Polysilizium von 5.500 Tonnen auf 14.500 Tonnen aus, die bis zum Jahr 2009 zur Verfügung stehen werden. REC erhöht seine Kapazität von 5.800 Tonnen auf 12.300 Tonnen. Neue Produktionsstätten entstehen derzeit auch in China. Aufgrund der mehrjährigen Aufbauzeit für die Produktionsanlagen werden allerdings voraussichtlich erst ab 2008 deutlich größere Mengen an Silizium zur Verfügung stehen.
Die anderen Produktionsschritte, also die Wafer-, Zell- und Modulproduktion, stellen mittlerweile keine Engpässe mehr dar, da der Aufbau dieser Produktionskapazitäten früher eingesetzt hat und deutlich schneller realisiert werden konnte. Allein in Deutschland ist die Produktionskapazität an Solarzellen im ersten Halbjahr 2006 um 73% gegenüber dem Vorjahr gestiegen. Alle anderen Produzentenländer haben ebenfalls ihre Kapazitäten erhöht.

Abbildung 3:
Quelle: ertex-solar

Zu welchem Zeitpunkt nun die Knappheit an Solarmodulen überwunden wird, hängt neben der Produktionskapazität von Silizium von zwei weiteren Faktoren ab. Erstens vom künftigen Bedarf der Halbleiterindustrie an Silizium. Es wird davon ausgegangen, dass auch in diesem Bereich die Nachfrage in den kommenden Jahren wachsen wird, so dass der Ausbau der Silizium-Produktionskapazitäten nur teilweise der Solarbranche zur Verfügung stehen wird. Entscheidender Knappheitsfaktor ist allerdings auch die Nachfrage nach Solarmodulen. Entwickelt sich diese langsamer als bislang prognostiziert, könnte die Knappheit früher überwunden werden. Generell wird von einem starken Wachstum des PV-Weltmarktes in den kommenden Jahren ausgegangen, die Schweizer Sarasin-Bank erwartet bis 2010 ein Wachstum von 24% pro Jahr auf 3.005 MWp. Die neue Studie „Solar Generation 2006“, die gemeinsam von Greenpeace und der europäischen Photovoltaik-Industrievereinigung EPIA herausgegeben wird, rechnet mit einem Wachstum des Weltmarktes von mehr als 30% pro Jahr auf 5.550 MWp im Jahr 2010.
Durch die Verknappung des Siliziums und damit der Solarstrommodule sind die Preise der PV-Anlagen in Deutschland 2004, 2005 und auch zu Beginn 2006 jeweils zwischen 5% und 10% gestiegen. Gleichzeitig wurde die Einspeisevergütung um 5% pro Jahr reduziert, so dass die Rendite für Solarstromanlagen abgenommen hat und die Nachfrage mittlerweile nachlässt. Es zeichnet sich ab, dass die Preise für Solarmodule im zweiten Halbjahr 2006 zu sinken beginnen und einige Hersteller haben für 2007 bereits Preissenkungen angekündigt.

Technische Neuheiten

Die Verknappung des Siliziums hat neben den Investitionen in neue Produktionsanlagen auch einen Innovationsschub in der Produktion ausgelöst. Um mit dem verfügbaren Silizium mehr PV-Leistung zu produzieren, wurde die Dicke der Siliziumwafer deutlich reduziert von 320 Mikrometer im Jahr 2003 auf 240 Mikrometer im Jahr 2005. Zusätzlich wurde der durchschnittliche Wirkungsgrad von 14% auf 15% erhöht, so dass der Siliziumbedarf von 14 Gramm pro Watt PV-Leistung um über 20% auf 11 Gramm gesenkt werden konnte. Bis 2010 werden Solarzellen voraussichtlich eine Dicke von 150 Mikrometer und einen Wirkungsgrad von 17,5% aufweisen. Zusätzlich hat die Siliziumverknappung der Dünnschichttechnologie neuen Auftrieb gegeben. Weltweit dominierend ist derzeit noch das amorphe Silizium, das beispielsweise von der US-Firma United Solar Ovonic oder der deutschen Schott Solar produziert wird. Einen deutlich steigenden Marktanteil weisen CdTe-Module (Cadmiumtellurid) auf, die von der Firma First Solar bislang in den USA produziert werden. Derzeit baut First Solar jedoch eine 100 MWp-Fabrik in Frankfurt/Oder(D) auf, die 2007 in Betrieb gehen soll. Nach mehrjährigem Betrieb einer Pilotanlage baut die Würth Solar in Schwäbisch Hall nun eine 15 MWp-Produktionsanlage für CIS-Solarmodule auf (Kupfer-Indium-Diselenid). Etwa 10 neue Produktionslinien für Dünnschichtsolarzellen entstehen derzeit in Deutschland.

Zukunftsmärkte für PV

Die Erfolge am deutschen Photovoltaikmarkt ermutigen auch andere Länder, die eigenen Rahmenbedingungen für die Photovoltaik zu verbessern. So gibt es in Spanien seit 2004 ein Einspeisegesetz, nach dem Anlagen bis 100 kWp eine Vergütung von 42,1 Cent pro kWh erhalten. Angesichts der höheren Solarstrahlung sind diese Anlagen damit finanziell attraktiv und es wird erwartet, dass der spanische Markt in den kommenden Jahren stark wächst. Eine ebenso positive Perspektive hat Italien. Dort wurde 2004 ein Einspeisegesetz erlassen und die Vergütungssätze im Juli 2005 festgelegt. PV-Anlagen erhalten eine Vergütung zwischen 44,5 Cent und 49 Cent pro kWh, was für Investoren sehr attraktiv ist. In Italien müssen sich Anlagenbetreiber allerdings bewerben, um eine Einspeisevergütung zu erhalten. In der ersten Bewerbungsrunde bis 30. September 2005 wurden 121 MWp beantragt, wovon im Dezember 87 MWp bewilligt wurden. Und selbst in Frankreich ist die Akzeptanz für Solarstrom stark gestiegen. Im Juli 2006 wurde die Vergütung auf 30 Cent pro kWh angehoben. Für gebäudeintegrierte Anlagen beträgt die Vergütung sogar 55 Cent und Privatpersonen erhalten zusätzlich eine Steuergutschrift über 50% auf die Investitionskosten. Im Juni 2006 wurde in Griechenland nach jahrelanger Diskussion ein Vergütungsgesetz veröffentlicht, das für PV-Strom Vergütungen bis zu 50 Cent vorsieht. Und in Kalifornien hat Gouverneur Schwarzenegger am 21. August das Solarprogramm „California’s Million Solar Roof“ unterzeichnet, nach dem bis 2017 PV-Anlagen mit 3.000 MWp gebaut werden sollen, wofür 3,2 Milliarden US-Dollar zur Verfügung gestellt werden.
Diese Entwicklungen zeigen, dass die Photovoltaik international als ernstzunehmende Technologie zunehmend anerkannt ist und sich weltweit eine bemerkenswerte Industrie ausbildet. Angesichts der dringenden Aufgaben zur Reduktion der Importabhängigkeit von Energieressourcen und der Reduktion der Treibhausgase, um den Klimawandel zu verlangsamen, setzen immer mehr Länder auf die Erneuerbaren Energien. Mit dem Einspeisevergütungsmodell steht dafür ein bewährtes und äußerst erfolgreiches Förderinstrument bereit. Selbst in Mitteleuropa wird die Photovoltaik in etwa 10 Jahren zum Endkundenstrompreis wettbewerbsfähig sein, in Südeuropa und anderen sonnigeren Regionen ist dies noch früher der Fall. Mit dem steigenden Strombedarf im Sommer, verursacht durch den zunehmenden Einsatz von Kühlanlagen, deckt die Photovoltaik auch immer mehr Spitzenlaststrom, der wesentlich teurer ist, was die Wirtschaftlichkeit zusätzlich verbessert. Vor diesem Hintergrund erwartet die Solarbranche in den kommenden Jahren weltweit ein weiterhin kontinuierliches Wachstum.

*) Dipl.-Phys.Gerhard Stryi-Hipp ist Geschäftsführer des Bundesverbandes Solarwirtschaft in Berlin, Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!, www.bsw-solar.de [^]