Warum der Wirkungsgrad in der Solarenergie immer wichtiger wird

Solarenergie hat sich in den letzten zehn Jahren sehr, sehr verbilligt und zu großen Veränderungen geführt. Ein handelsübliches Solarmodul kostet heute etwa 0,35 US-Dollar pro Watt oder etwa 100 Dollar für ein Modul mit einer Größe von 1 Meter x 2 Meter. Angesichts der Kosten für den Aluminiumrahmen, die Glasabdeckung der Solarzellen und die Elektronik im Solarmodul gibt es nicht mehr viele Kostensenkungsmöglichkeiten, was die Kosten für die Solarhersteller ironischerweise weniger wichtig macht.

Zunehmend wichtiger wird der Wirkungsgrad der Zellen in einem Solarmodul. Zellen aus multikristallinem Silizium können Module mit einem Wirkungsgrad von ca. 15 % oder 16 % erreichen. Monokristalline Siliziummodule können den Wirkungsgrad bei einem Standardprodukt um etwa 18% oder mehr erhöhen, wenn es sich um eine Mono-PERC-Konstruktion (passivierter Rückkontakt mit Emitter) handelt. Möglich sind auch mehr als 23 % bei Modulen von SunPower (WKN:A1JNM7).

JinkoSolar (WKN:A0Q87R), Canadian Solar (WKN:A0LCUY), Hanwha Q Cells (WKN: 863383)) und JA Solar (WKN:A0F5W9) sind nun dabei, die PERC-Produktion auf den neuesten Stand zu bringen, da sie keine hohen Kosten verursacht und den Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte steigert. Um Schritt zu halten, rüstet sogar First Solar (WKN:A0LEKM) von einem Solarmodul, das heute einen Wirkungsgrad von 16,9% hat, auf ein Modul mit einem Wirkungsgrad von über 18% auf.

Kosten und Wirkungsgrad

Am einfachsten lässt sich die Bedeutung von Effizienz anhand einiger Beispiele erklären. Der Q2 2017 USA Solar Market Insight Report von GTM Research und der Solar Energy Industries Association, einem Verband der Solarindustrie, berichtet, dass eine Solaranlage in den USA im Durchschnitt 1,08 US-Dollar pro Watt im Bau kostet. Eine kommerzielle Anlage kostet 1,56 US-Dollar pro Watt und eine private Solaranlage 2,84 US-Dollar pro Watt. Jetzt  können wir die Auswirkungen eines effizienteren Moduls abschätzen.

Im folgenden Beispiel werde ich Modulkosten von 0,40 US-Dollar pro Watt verwenden, weil der SMI-Bericht in den USA genau diesen Wert verwendete. Diese erste Tabelle berechnet lediglich die Nicht-Modulkosten für jede Solaranlage.

^{DATENQUELLE: GTM RESEARCH Q2 2017 BERICHT ZUM US SOLARMARKT. BERECHNUNGEN DES AUTORS.}

Aus diesen Zahlen können wir dann die Daten für eine hypothetisches Anlage jeder Größe errechnen. In diesem Beispiel gehen wir davon aus, dass wir uns auf ein festgelegtes Grundstück oder Dach für jede Anlage beschränken.

^{DATENQUELLE: GTM RESEARCH Q2 2017 BERICHT ZUM US SOLARMARKT. BERECHNUNGEN DES AUTORS.}

Wenn wir davon ausgehen, dass diese Systeme mit 15 % leistungsfähigen multikristallinen Siliziumplatten gebaut wurden, können wir abschätzen, wie sich der höhere Wirkungsgrad auswirken wird.

Im nächsten Beispiel habe ich angenommen, dass die physikalische Größe der Solaranlage unverändert bleibt, aber die verwendeten Solarmodule 20 % statt 15 % Wirkungsgrad haben; außerdem steigen die Kosten dieser Module auf 0,45 US-Dollar pro Watt, um einige höhere Kosten durch den höheren Wirkungsgrad zu kompensieren. Ich habe die Nicht-Modulkosten unverändert gelassen, was die Mehrkosten für größere Wechselrichter oder andere Komponenten etwas unterschätzt, aber diese Kosten werden bei unveränderter Anzahl der Module und gleicher Fläche wirksam werden. So sehen die Gesamtkosten und Kosten pro Watt aus:

Du siehst, dass hocheffiziente Solarmodule zu niedrigeren Kosten pro Watt führen können, insbesondere auf der Wohn- und Gewerbeseite. Daher werden wir uns in Zukunft wahrscheinlich stärker auf Effizienz konzentrieren.

Der Wettlauf um höhere Wirkungsgrade geht weiter

In den nächsten Jahren werden die meisten Hersteller ihre Anlagen aufrüsten, um Mono-PERC-Solarzellen oder eine andere effiziente Variante herzustellen. Sie tun dies, weil die Solarkosten so weit gesunken sind, dass sich die Industrie zunehmend darauf konzentriert, mehr Energie aus einer begrenzten Menge Platz zu schöpfen, anstatt nur zu versuchen, die Kosten zu senken. Unternehmen, die mit diesen Upgrades nicht Schritt halten können, laufen Gefahr, zurück zu bleiben.