Photovoltaik,
staatlich subventionierte Vernichtung von Volksvermögen?
Dr. rer. nat. Dipl.-Ing. Rudolf Adolf Dietrich
BWK, DEGA, DWA, VDI


Motivation
In der regionalen Tagespresse erscheinen verstärkt Artikel, in denen Photovoltaikanlagen glorifiziert dargestellt werden. So z.B. in den Artikeln der Lüneburger Landeszeitung (LZ):
1) "Die stärkste Fotovoltaikanlage", LZ vom 17. März 2006,
2) "Sonnenstrom vom Schuldach", LZ vom 25./26. März 2006 und
3) "Bürger-Solaranlagen in Häcklingen", LZ vom 09. August 2006.

Eine sachbezogene Stellungnahme zu diesen Artikeln in Form eines Leserbriefes in der Lüneburger Landeszeitung war leider nicht möglich. Um dennoch die zu diesem Thema angemessenen Anmerkungen schriftlich festzuhalten und anderen Personen zugänglich zu machen, wurde daher die vorliegende Art der ausführlichen Darstellung gewählt.

Erläuterungen
Dem unbedarften Leser soll mit den oben genannten Artikeln wohl suggeriert werden, dass Lüneburg sich in einem Photovoltaikrausch befindet, der zum Wohle der Volkswirtschaft sei. Analysiert man jedoch die Angaben in diesen Artikeln, so ergibt sich ein ganz anderes Bild. Bei einem Zinssatz von 4 Prozent/Jahr und einer Abschreibungsdauer von 20 Jahren beträgt die Annuität 7,36 Prozent/Jahr der Investitionssumme. Mit Betriebs- und Versicherungskosten von nur 1 Prozent/Jahr der Investitionssumme ergibt sich ein Kapitaldienst von 8,36 Prozent/Jahr der Investitionssumme.

Für die unter 1) beschriebene Photovoltaikanlage mit 14,4 kWp, 12.000 kWh/Jahr und einer Investitionssumme von 90.000 Euro ergeben sich somit Stromgestehungskosten von 62,70 cts/kWh.

Für die unter 2) beschriebene Photovoltaikanlage mit 14,8 kWp, 12.000 kWh/Jahr und einer Investitionssumme von 75.000 Euro ergeben sich somit Stromgestehungskosten von 52,25 cts/kWh.

Für die unter 3) beschriebene Photovoltaikanlage mit 2 kWp, 850 kWh/(kWp Jahr) und einer Investitionssumme von 16.000 Euro ergeben sich somit Stromgestehungskosten von 78,68 cts/kWh. ("p" in kWp steht für "peak" und meint die Spitzenleistung bei 25 °C Modultemperatur (Laborwert), 1 kW/m2 Sonneneinstrahlung und einem Air Mass [7] von 1,5).

Stellt man diesen Stromgestehungskosten die zwangsweise bei den Stromverbrauchern erhobene Einspeisevergütung von 51,8 cts/kWh gegenüber, so ist leicht zu erkennen, dass diese Photovoltaikanlagen trotz der überhöhten Einspeisevergütung nicht kostenwirtschaftlich sind, zumal Aufwendungen z.B. für Betriebsausfälle, Ersatzteilrücklagen, Disagio und Inflationsrate noch gar nicht berücksichtigt wurden.

Daher ist es nicht verwunderlich, wenn in einem Fachmagazin [1] die Finanzierung einer 25 kWp Photovoltaikanlage bei einem Zinssatz von 3,2 Prozent/Jahr, einer 20-jährigen Abschreibung, einer Jahresleistung von 950 kWh/kWp und bei Gesamtkosten von 125.000 Euro mit dem Ergebnis beschrieben wird, dass bei den vorgegebenen Konditionen erst nach 15 Jahren mit einem Gewinn gerechnet werden könne. Wodurch nach dieser Zeit plötzlich ein Gewinn erzielt werden könne bleibt allerdings in diesem Beitrag offen.

Auch Schwankungen bei der Modulleistung führen zu Änderungen bei den Stromgestehungskosten der Photovoltaikanlagen. Solarzellen reagieren sehr empfindlich auf Wärme. Je wärmer es ist, desto schlechter ist ihr Wirkungsgrad, d.h. desto weniger Sonnenenergie wird in elektrischen Strom umgewandelt. Wie empfindlich die Module sind, hängt vom Temperaturkoeffizienten ab. Er gibt an, um wie viel Prozent die Modulleistung bei steigender Zelltemperatur abnimmt. Der Temperaturkoeffizient wird mit 0,43 Prozent/°C, bezogen auf den Nominalwert bei 25°C, angegeben [2]. Bei einer Spitzenleistung von z.B. 10 kWp bei 25°C würde die in das Netz eingespeiste Leistung bei einer Erhöhung der Zelltemperatur durch Sonneneinstrahlung auf 85°C auf 7,42 kWp absinken. Ferner ist zu berücksichtigen, dass sich die Spitzenleistung ab dem 5. Jahr um ca. ein Prozent/Jahr durch Alterung der Module verringert und dass Kreditinstitute den zweifelsohne hohen Wert der Investition nicht als werthaltige Sicherheit anerkennen, da es für Photovoltaikanlagen keinen echten Zweitmarkt gibt [1].

Die Aussagen vieler Politiker in der Tagespresse während der Hitzeperiode im Juni/Juli 2006, dass "in diesen Tagen die besondere Stärke der Solarenergie für jedermann sichtbar geworden sei, da herkömmliche Großkraftwerke reihenweise in die Knie gegangen seien, Solaranlagen aber Spitzenerträge an Strom lieferten", sind so nicht haltbar.

Auch Photovoltaikanlagen müssen, nicht anders als etablierte Kraftwerke, mangels Kühlung ihre Leistung drosseln. Aus der so genannten "besonderen Stärke" der Photovoltaikanlagen wird eine ganz normale Schwäche.

Es gibt keine Stromerzeugungsanlage, für deren Herstellung pro installierte Kilowatt (kW) so viel Energie benötigt wird wie bei Photovoltaikanlagen. Für die Herstellung der Photovoltaikzellen wird zur Zeit noch preiswerter Strom verwendet, der auf der Basis von Braunhohle-, Steinkohle-, Gas-, Erdöl- oder Kernkraftwerken erzeugt wird. Würde hierzu eines Tages Strom aus Photovoltaikanlagen verwendet werden müssen, so wären die Herstellungskosten von Photovoltaikzellen noch um ein Vielfaches höher.

Das wichtigste Material, das für Solarzellen zur Stromerzeugung verwendet wird, ist das Halbmetall Silizium. Dieses Halbmetall kommt jedoch als solches in der Natur nicht vor, sondern wird aus Siliziumdioxid SiO2 (Quarzsand) in Verbindung mit Kohle im elektrischen Lichtbogen bis 2.000°C mit einem Reinheitsgrad von 98 Prozent hergestellt [3].

Das noch relativ stark verunreinigte Silizium wird mit Chlorwasserstoff (HCl) zu Trichlorsilan (SiHCla) umgesetzt, das dann mehrtach verdampft und kondensiert wird, bis nahezu alle Fremdstoffe entfernt sind. Anschließend wird das Trichlorsilan in Gegenwart von Wasserstoff zersetzt, es entsteht hochreines Silizium.

Ohne Chlorchemie gibt es also keine Solarzellen für Photovoltaikanlagen. Für eine Solarleistung von 1 kWp sind rund 11 bis 14 kg Silizium auf diesem aufwendigen Wege herzustellen. Bedenkt man, dass gerade von den Befürwortern der Photovoltaikanlagen die Chlorchemie aus Umweltschutzgründen in anderen Bereichen der Technik abgelehnt wird, so ist es völlig unverständlich, wieso die Anwendung der Chlorchemie unter Benutzung von preiswertem Strom aus Braunkohle-, Steinkohle-, Gas- oder Ölkraftwerken bei gleichzeitiger CO2-Produktion oder aus Kernkraftwerken ohne CO2-Produktion bei der Herstellung von Silizium für Photovoltaikanlagen von diesem Personenkreis akzeptiert wird.

Photovoltaikanlagen haben mit ca. 800 bis 900 Vollaststunden/Jahr nur einen Verfügbarkeitsgrad von ca. 9,2 Prozent bis 10,2 Prozent. Etablierte Kraftwerke haben dagegen einen Verfügbarkeitsgrad von ca. 90 Prozent (ca. 7.880 Volllaststunden/Jahr). Würde man mit Photovoltaikanlagen die gleichen Kilowattstunden wie mit etablierten Kraftwerken erzeugen wollen, so müsste deren Erzeugungskapazität 9 bis 10 mal so hoch sein.

Das erforderliche Investment pro kW wäre dann aufgrund der schon sehr hohen Herstellungskosten pro installierter kW für Photovoltaikanlagen bis zu 60 mal so hoch. Bei einer Investition von 1 Mrd. Euro zum Bau eines etablierten Kraftwerkes (Braunkohle, Steinkohle, Öl, Gas oder Uran) müssten bei einer Photovoltaikanlage dann bis zu 60 Mrd. Euro investiert werden, um die gleiche Anzahl von kWh produzieren zu können. Da bei den Photovoltaikanlagen jedoch keine direkten Brennstoffkosten anfallen, reduziert sich der Faktor bei den Stromgestehungskosten auf 25 bis 30.

In Deutschland wurden im Jahr 2005 Solarzellen mit einer Leistung von 600 Megawatt aufgestellt, die im Laufe der kommenden 20 Jahre rund 10 Mrd. kWh Strom produzieren werden. Allein dafür wird in diesen 20 Jahren eine überhöhte, vertraglich festgelegte Einspeisevergütung von rund 5 Mrd. Euro fließen, an der nichts mehr geändert werden kann, da die Verträge eingehalten werden müssen. Bei einer Produktion dieser Strommenge mit etablierten Kraftwerken würden Aufwendungen von 0,2 Mrd. Euro auftreten, d.h. der volkswirtschaftliche Schaden beträgt 4,8 Mrd. Euro. Hinzu kommen noch die Fehlinvestitionen für die Photovoltaikanlagen.

Der Solarstrom wird 2006 mit einem Fördersatz von bis zu 51,8 Cent/kWh subventioniert. Die Stromkunden müssen daher über den Förderzeitraum von 20 Jahren ca. 5 Mrd. Euro bezahlen, ohne das sich ein Nutzen für die Volkswirtschaft ergibt. Denn immer dann, wenn Solarstrom zu ca. 50 cts/kWh eingespeist wird, muss die Leistung in einem etablierten Kraftwerk mit Stromgestehungskosten von 2 bis 3 cts/kWh aufgrund des Privilegierungsgesetzes um den gleichen Anteil zurückgefahren werden. Auf der anderen Seite müssen diese etablierten Kraftwerke aber immer einsatzbereit sein, um bei Rückgang der Leistung der Photovoltaikanlagen, z.B. nachts, bei Regen, bei bedecktem Himmel oder bei zu starker Sonneneinstrahlung, die Stromproduktion wieder übernehmen zu können. Das erzwungene Teillastfahren der etablierten Kraftwerke führt aber zur Reduzierung des Wirkungsgrades, somit zu einer unwirtschaftlicheren Fahrweise und bei Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen sogar zur erhöhten CO2-Produktion.

Die Solarstromproduzenten werden von 2005 bis 2020 rund 28 Mrd. Euro aus der Umlage des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) erhalten [6], dafür aber im Jahr 2020 nur 1,5 Prozent des deutschen Strombedarfes decken. Der derzeit größte Nachteil des Solarstroms sind seine immensen Stromgestehungskosten. Sie betragen 50 bis 80 cts/kWh. Dagegen betragen sie für Windkraft 9,1 bis 13 cts/kWh, für Gas und Kohle 2 bis 3,5 cts/kWh und für Uran 2 cts/kWh.

Zu diesen überhöhten Kosten für die Stromproduktion aus Windkraft und Sonnenenergie kommen noch die Kosten für die Einleitung des Stroms in das Netz und für die Regelung des Netzes. Allein für den Solarstrom betrugen die Mehrkosten für 1999 19 Mio. Euro, für 2005 bereits 506 Mio. Euro und für 2008 werden über 1 Mrd. Euro von den Stromverbrauchern aufzubringen sein. Das heißt aber auch, desto größer der Stromanteil aus Sonne und Windkraft ist, desto höher steigen die mittleren Stromgestehungskosten aus dem Mix der verschiedenen Energieträger.

Die Gesamtbelastung für die Volkswirtschaft durch die staatlich verordnete Subventionierung, Steuerersparnis, zinsgünstige Kredite und zusätzliche Belastungen durch den nicht planbaren Strom betrugen für Wind- und Solarstrom im Jahr 2005 bereits 8,8 Mrd. Euro, d. h. 430 Euro/Jahr für eine 4-Personen Familie [4].

Mit der hohen Einspeisevergütung finanziert der Stromverbraucher in Deutschland vor allem den Aufbau von Solarfabriken in China und Japan. 2004 und 2005 wurden mehr als 50 Prozent der gebauten Solarstromanlagen in Deutschland von ausländischen Firmen geliefert. Besonders die großen chinesischen und japanischen Hersteller produzieren wegen der hohen Fördersätze in Deutschland für den deutschen Markt [5].

Daher wäre es aus volkswirtschaftlichen Gründen erforderlich, das Erneuerbare-Energien-Gesetz und somit die Privilegierung aufzuheben. Dafür müssen verstärkt Finanzmittel, die von der Volkswirtschaft erwirtschaftet worden sind, im Bereich der Forschung zur Weiterentwicklung von Solarzellen, zur CO2-Reduzierung bei fossilen Kraftwerken und zur Bereitstellung von kostenwirtschaftlichem Strom eingesetzt werden, anstatt eine unwirtschaftliche Photovoltaikanlage nach der anderen mit Zwangsabgaben über die Stromkosten zu finanzieren, ohne einen wirklich technologischen Fortschritt und einen Nutzen für die Volkswirtschaft zu erreichen. Die Wirtschaftlichkeit muss wieder stärker als Regelungsmechanismus in der Energiewirtschaft zum Tragen kommen, denn jede unwirtschaftliche Lösung ist eine unsoziale Lösung, da sie zu Lasten der Volkswirtschaft geht.

Der Bau von Photovoltaikanlagen darf nicht dazu führen, dass Hersteller, Betreiber, Geldanleger und Steuer- bzw. Verlusteabschreiber sich zu Lasten aller Stromverbraucher und somit der gesamten Volkswirtschaft in Deutschland sanieren. Ideologische Ziele dürfen nicht weiterhin Maßstab für die Beantwortung wissenschaftlich-technischer und ökonomischer Fragestellungen sein, sondern es müssen kostenwirtschaftliche Lösungen gefunden werden, denn jede unwirtschaftliche Lösung ist deswegen nicht wirtschaftlich, weil sie auf irgend eine Art und Weise mehr Ressourcen benötigt als es bei einer wirtschaftlichen Lösung der Fall wäre, denn die Ressourcen werden immer knapper.

Es ist ein Dilemma der Energie- und Wirtschaftspolitik in Deutschland, dass naturwissenschaftlich-technische und ökonomische Zusammenhänge zur Stützung von politischen Entscheidungen ignoriert werden. Der Volkswirtschaft wird dadurch mittel- und langfristig ein großer Schaden zugefügt. Die Bereitstellung von Strom durch Photovoltaik unter derartigen Konditionen ist daher volkswirtschaftlich nicht vertretbar.

[1] Heggemann, T: Solaranlagen finanzieren, Neue Landwirtschaft, Heft 5, 2006, S.74-75
[2] Heck, W.: http://wilfriedheck.de
[3] Lindner, L.: Solarstrom für Deutschland, NOVO Nr. 81, 03/04. 2006, S. 18 - 19
[4] Lindner, L.; Niemann, L.: www.buerger-fuer-technik.de/ body_kosten_wind_sonne_2005.html
[5] DieWelt, 24.03.2006
[6] www.iavg.org/iavg195.htm

[7] Anmerkung Webmaster: Air Mass: Die Sonnenstrahlung wird auf ihrem Weg durch die Erdatmosphäre durch Reflexion, Absorption (durch Luftmoleküle und -partikel) und Streuung vermindert. Die Minderung ist um so größer, je länger der Weg der Strahlung durch die Erdatmosphäre ist. Der Faktor Air Mass gibt an, wie lang der Weg der Sonnenstrahlung durch die Erdatmosphäre ist und wird im Verhältnis zur Atmosphärendicke angegeben. Bei senkrechtem Sonnenstand nimmt das Licht den kürzesten Weg durch die Atmosphäre, der Air Mass (AM) ist 1. Steht die Sonne etwas schräg über der Solarplatte, dann verlängert sich ihr Weg durch die Atmosphäre, der AM vergrößert sich.

29.10.2006 http://WilfriedHeck.de