DIE GESCHICHTE DER PHOTOVOLTAIK

Schwebt einem die Kraft der Sonne vor, dann denkt man insbesondere an deren Wärmestrahlung. Somit ist diese eng mit der solaren Energiegewinnung verbunden, welche in Form von Solarkollektoren beispielsweise zur Erzeugung von Warmwasser benutzt wird. Die Erzeugung von Strom aus warmen Lichtstrahlen indes liegt in der Vorstellung etwas fern. Bei der Stromerzeugung kommt es weniger auf die Wärme an, sondern allein auf das Licht.

Grundlage hierzu bilden bestimmte Materialien, welche in einer speziellen funktionellen Zusammensetzung in der Lage sind, einfallendes Licht direkt in Strom umzuwandeln. Diese Umwandlung nennt man den Photovoltaischen Effekt. Der Begriff leitet sich aus dem griechischen Wort für Licht (im Genitiv: photos) sowie aus der Einheit für die elektrische Spannung, dem Volt (nach Alessandro Volta) ab. Diesen Effekt der Lichtumwandlung in elektrische Energie hat der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel im Jahre 1839 entdeckt. Im Zuge der weiteren Erforschung – insbesondere durch Albert Einsteinmit seiner 1921 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichneten und bereits 1905 erschienenen Lichtquantentheorie – war es 1954 gelungen, die ersten Siliziumsolarzellen zu produzieren, wenn auch noch mit einem geringen Wirkungsgrad von rund sechs Prozent. Möglich wurde dies unter anderem durch die Verfügbarkeit hochreinen Siliziums. Hieraus ergaben sich 1955 die ersten technischen Anwendungen für die Stromversorgung von Telefonverstärkern sowie für Belichtungsmesser in der Fotografie.

Satellit im All mit großen Solarflügeln

Seit Ende der 1950er-Jahre werden Photovoltaikzellen in der Satellitentechnik verwendet. Gerade die Raumfahrt erbrachte durch die durch sie gestiegene Nachfrage insbesondere in den 1960er und 1970er-Jahren erhebliche Fortschritte in der Entwicklung und Anwendung von Solarzellen.

Umdenken

Industrielle und weitreichendere Anwendungen der Photovoltaik wurden aufgrund der hohen Kosten zur damaligen Zeit als völlige Illusion betrachtet. Dennoch erkannte man den Vorteil seitens der Wissenschaft, weshalb entsprechende Entwicklungen nie eingestellt wurden. Das Ergebnis weiterer, zumindest noch stromnetzunabhängiger Anwendungen fand sich in den 1970er-Jahren mit kleinen Zellen bei Taschenrechnern und Uhren, welche damals aber fast noch Luxusartikel waren.

Ein Umdenken in der Energieerzeugung setzte spätestens durch die Nuklearunfälle von Harrisburg und Tschernobyl ein. Seit Ende der 1980er-Jahre wurde die Photovoltaik in den USA, Japan und Deutschland intensiv erforscht und in diese Technik insbesondere zur Effizienzverbesserung investiert. Die ersten industriellen Fertigungen von Solarzellen und -modulen begannen in Deutschland mit kleinen Serien für die Energieversorgung von Satelliten.

Die private Anwendung selbst blieb eher Enthusiasten vorbehalten. Später kamen in vielen Staaten finanzielle Förderungen hinzu, um den Markt anzukurbeln und die Technik mittels einer erhöhten Nachfrage zu verbilligen, so auch in Deutschland. In der konventionellen Anwendung für andere Nutzer oder Verbraucher ergaben sich in Deutschland aber vorerst nur geförderte Demonstrationsprojekte sowie Inselanlagen. Die Marktförderung begann 1990 mit dem „1 000-Dächer-Programm“, bei dem eine begrenzte Anzahl netzeinspeisender PV-Anlagen finanziell gefördert wurde.

Staatliche Unterstützung

Auf das Auslaufen dieses Programms folgte nach kurzer Unterbrechung 1999 das „100 000-Dächer-Programm“. Beide Programme zielten auf eine günstige Finanzierung über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW, heute KfW Bankengruppe) ab. Zudem wurde den Nutzern von PV-Anlagen ein gesetzliches Vorrecht eingeräumt, den Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und hierfür eine Vergütung zu erhalten.

Eine entscheidende Wende für die Entwicklung der Photovoltaik in Deutschland brachte die Einführung einer Marktförderung in Form des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2000. Darin wurde unter anderem nunmehr erstmalig eine weitgehend einheitliche gesetzlich garantierte Vergütung für alle PV-Anlagen festgelegt, egal ob auf einem Gebäude oder auf freiem Feld. Durch diese vom Gesetzgeber initiierte Vergütungsregelung war zum einen eine kalkulatorisch fundierte Wirtschaftlichkeitsbetrachtung für den Betrieb von PV-Anlagen möglich, welche eine weitgehend gesicherte Investition einer zumindest damals noch sehr kostspieligen Technik ergab. Der sich dynamisch entwickelnde Markt brachte folglich eine sich langsam entwickelnde Kosteneffizienz bei der Herstellung von PV-Modulen und ein allmählich sinkendes Preisgefüge mit sich. Hierin bestand letztendlich das Ziel des Erneuerbare-Energien-Gesetzes, welches dem mit einer jährlich stetigen Verringerung der Einspeisevergütung Vorschub leistete und der preislichen Entwicklung Rechnung trug.

Gleichzeitig rückte der Eigenverbrauch in den Fokus. Es wurden Anreize geschaffen, Strom direkt vor Ort selbst zu verbrauchen, um die Netzkapazitäten zu schonen. Mittlerweile hatten auch die europäischen Nachbarländer das EEG „kopiert“ und starteten ebenfalls eine große Nachfrage nach PV-Anlagen.

Atomausstieg und Solardeckel

Ab 2012 gab es dann trotz des 2011 anlässlich des Reaktorunfalls in Fukushima beschlossenen Ausstiegs aus der Atomstromerzeugung einschneidende Veränderungen in der Vergütung mit dem politischen Ziel, den Zubau erheblich zu bremsen. Mehrere unterjährig abgestufte Kürzungen der Einspeisevergütung sowie eine nunmehr monatliche Degression der Vergütung führten ab 2013 zu einem erheblichen Rückgang des Zubaus.

Weitere Einschränkungen mit der Novellierung im Jahr 2014 und der Novellierung des EEG aus dem Jahr 2017 folgten. Zudem wurde mit dem EEG 2017 eine Förderobergrenze von 52 Gigawatt (GW) beschlossen, die als „Solardeckel“ bekannt wurde. Hiermit wurde geregelt, dass für Solaranlagen kein Vergütungsanspruch nach dem EEG besteht, wenn deutschlandweit das Gesamtausbauziel von 52 Gigawatt installierter Leistung von Solaranlagen überschritten worden ist. Das Ausbauziel wäre somit etwa Mitte 2020 erreicht worden.

Heftige politische Diskussionen anno 2020 gingen mit den von der Politik selbst gesteckten Klimazielen aus dem Paris-Abkommen sowie einem gesetzlich geregelten Kohleausstieg einher und führten schließlich zur Abschaffung des Solardeckels.

Installierte PV-Leistung in Deutschland (2012–2021)

Novellierung des EEG

Gleichzeitig wurde Ende 2020 eine weitere Novellierung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) beschlossen, welche ab Januar 2021 in Kraft trat. Trotz der ambitionierten Ziele der Politik war die neue Gesetzesgestaltung nur halbherzig. Das gesteckte Ziel, bis 2030 eine Versorgung mit 65 Prozent aus erneuerbaren Energien sicherzustellen, galt als zu gering, zumal wenn man bedenkt, dass in Europa bereits rund 50 Prozent des Stroms aus erneuerbaren Energien produziert werden. Im Gesetz wurde mit einer Stromverbrauchsannahme von konstant 580 Terawattstunden (TWh) bis 2030 gerechnet, obgleich bekannt ist, dass der Energieverbrauch konstant steigt, insbesondere mit der zukünftigen Elektromobilität. Darüber hinaus vermochte es der Gesetzgeber nicht, das EEG zu vereinfachen. Die gesetzliche Komplexität und die hieraus entstehende Bürokratie bei bestimmten Betreibermodellen führten zu Unsicherheiten bei neuen Investoren und bremsten somit einen ambitionierten Ausbau der erneuerbaren Energien in Deutschland.

„Zeitenwende“

Mit dem Regierungswechsel in die Ampelkoalition 2021 wurde im Regierungsprogramm nunmehr einvernehmlich festgelegt, den Erneuerbaren Energien einen breiten Vorrang einzuräumen. Gleichzeitig wurde im Schatten der eingetretenen Energiekrise das EEG geändert und als EEG 2023 im Juli 2022 beschlossen. Der Bau von regenerativen Anlagen wird darin zum „öffentlichen Interesse“ erklärt, gewinnt damit in der juristischen Abwägung verschiedener Interessen an Gewicht. Die kostentreibende EEG-Umlage wurde abgeschafft und unter anderem Verbesserungen in der Vergütung vorgenommen. Viele dieser positiven Änderungen griffen bereits 2022.

Große Photovoltaikanlagen auf Brachflächen

In Deutschland werden aktuell schätzungsweise etwa 2,5 Millionen PV-Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund 65 Gigawatt-Peak betrieben. Dazu kommen rund 500 000 Speichersysteme mit einer Gesamtspeicherleistung von rund vier Gigawatt (nach Hochrechnungen des Bundesverbandes Solarwirtschaft (BSW) für Ende 2022). Allein 2021 konnten mit Photovoltaik knapp 35 Millionen Tonnen klimaschädliches CO2 vermieden werden. Der Stromanteil der PV lag hier bei rund 10 Prozent. Mit dem neuen EEG steht einem weiteren, massiven Ausbau der Photovoltaik nichts mehr im Wege.

Dabei spielt die...