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Sonnenenergie: Photovoltaik & Solarthermie

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Perspektiven der Solarindustrie

Text: Johannes Winterhagen, Energy 2.0 Fotos; Grafik: Empa, Robert Bosch; J. Winterhagen
Der anhaltende Preisverfall bei Photovoltaik-Modulen zwingt die Branche, Kostendegressionspotenziale zu analysieren und auszuschöpfen. Größere Fabriken, die Erschließung neuer Märkte und neue Zelltechnologien sind notwendig - aber kann die deutsche Branche das leisten?

2012 sorgte die deutsche Solarindustrie überwiegend für Negativschlagzeilen, obwohl allein im Heimatmarkt PV-Anlagen mit einer Spitzenleistung von rund 7,5 Gigawatt installiert wurden. Weltweit wuchs die installierte Kapazität damit auf rund 100 Gigawatt. „Durch massiven Ausbau der Fertigungskapazitäten, vor allem in China, ist es zu einem Preisverfall gekommen, bei dem einige nicht mithalten konnten“, so Prof. Dr. Eicke Weber vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme. Als „normalen Konsolidierungsprozess“ sieht er die momentane Situation, der er sogar einen Vorteil abgewinnen kann. Die Erzeugungskosten seien durch den Preisverfall auf 12 bis 14 Cent je Kilowattstunde gesunken. Damit liegt der Preis für Endverbraucher in Deutschland deutlich unter dem Durchschnittsstrompreis, der fast das Doppelte beträgt.

Ende Januar 2013 kündigte Bundesumweltminister Peter Altmaier an, die Ökostromförderung zu reformieren. Die EEG-Umlage soll „gedeckelt“ werden, in Folge dürfte der weitere Ausbau im weltweit wichtigsten Markt Deutschland deutlich zurückgehen. Da die garantierte Förderung der Altanlagen auf absehbare Zeit einen hohen Anteil der Umlage verzehren wird, stehen vermutlich nur rund 500 Millionen Euro für die Subventionierung neuer Anlagen zur Verfügung. Aus diesem Gesamtbetrag müssen Ökostromanlagen aller Art finanziert werden.

Welche Aussichten die deutsche Solarindustrie in diesem Ausgangsszenario hat, hängt vor allem davon ab, inwieweit deutliche Kostendegressionen in der Produktion von Solarzellen- und -modulen zu erzielen sind. Dafür stehen mehrere Wege offen:

Perspektive 1: Größere Fabriken

Ende 2012 überraschte Weber die Fachwelt mit einem Vorschlag, der angesichts der massiven Überkapazitäten zunächst kurios erscheint: Die Branche solle in viel größere Fabriken investieren, in „Gigawatt-Fabs“, die Zellen mit mindestens einem Gigawatt Spitzenleistung pro Jahr produzieren können. Die Solarindustrie solle sich an der übrigen Halbleiterwelt orientieren, die mit hochautomatisierten Fabriken große Produktivitätsfortschritte gemacht hat.

Auch wenn es fraglich ist, ob derzeit - insbesondere in Europa - entsprechendes Kapital und Halbleiter-Know-how (siehe Titelstory Seite 18) zu mobilisieren ist, sind Fachleute davon überzeugt, dass derzeit das Rationalisierungspotenzial vieler Technologien noch gar nicht ausgeschöpft ist. Beispielsweise könnten mit dem in Freiburg entwickelte Laserkontaktieren nicht nur hochautomatisiert Zehntausende von Kontakten in der Minute gesetzt werden, gleichzeitig würde sich der Zellwirkungsgrad spürbar verbessern.

Perspektive 2: Neue Märkte erschließen

Zu einer Kostendegression kann auch die bessere Auslastung der bestehenden Fertigungseinrichtungen beitragen, indem neue Absatzmärkte erschlossen werden. Schon vor der nun beabsichtigten Reform des Erneuerbare-Energie-Gesetzes war die starke Abhängigkeit der Branche von wenigen Schlüsselmärkten ungesund: „Eine Situation, in der Deutschland und Italien für nahezu 60 Prozent des Weltmarktes stehen, ist nicht nachhaltig“, schreibt der europäische Solarverband EPIA in seiner Mitte 2012 publizierten Studie „Global Market Outlook“.

Vor allem China und andere asiatische Länder werden als künftige Absatzmärkte für die Solarindustrie betrachtet - wobei fraglich ist, in welchem Umfang ausländische Firmen im chinesischen Markt Fuß fassen können. „Durch eine Verschiebung der Absatzmärkte nach Asien, Südafrika und Südeuropa wird die geografische Diversifizierung der Unternehmen zunehmend ein wichtiges Wettbewerbskriterium“, sagt Leonard Herbig vom Zentrum für Solarmarktforschung in Berlin. Die Vereinigten Staaten fehlen in seiner Aufzählung, weil in letzter Zeit die stark gestiegene einheimische Erdöl- und Erdgasförderung den zeitweise zu beobachtenden Trend zu erneuerbaren Energien zum Erliegen gebracht hatte. Motiviert war er vor allem durch das Ziel „Energy Independence“, die Tatsache also, dass jede Kilowattstunde Ökostrom die Abhängigkeit von Ölimporten vermindert. Zu seiner Amtseinführung Ende Januar hat der wiedergewählte Präsident Barak Obama allerdings angekündigt, den Klimaschutz zu einem zentralen Punkt seiner Politik zu machen. Sollten hieraus konkrete Fördermechanismen entwickelt werden, hat die Solarenergie gegenüber dem billigen Erdgas wieder eine Chance.

Perspektive 3: Technologieführerschaft

Die deutsche Solarindustrie deckt die komplette Wertschöpfungskette vom Rohstoff über den Anlagenbau bis hin zu Zelle und Modul ab. Momentan sind alle Glieder dieser Kette von der Krise betroffen, auch der Maschinenbau, der von den Aufträgen chinesischer Unternehmen zunächst profitierte. Ohne Zweifel gehört der Maschinen- und Anlagenbau Deutschlands aber technologisch zur Weltspitze, sodass der Zwang zu zunehmender Automatisierung bei hohem Kostendruck diesem Branchenzweig eher zugute kommen dürfte.

Für den Betreiber einer Solaranlage sind nicht allein niedrige Herstellkosten, sondern der Preis je erzeugter Kilowattstunde entscheidend. Damit spielen der Zellwirkungsgrad und die Dauerhaltbarkeit eine entscheidende Rolle. Das sollte bei sinkender Förderung den deutschen Anbietern zugute kommen, sofern es gelingt, die in den Forschungslaboren erzielten Spitzenwirkungsgrade annähernd auf Serienprodukte zu übertragen.

Unter den heute in Serie produzierten PV-Modulen bieten die auf kristallinem Silizium basierenden die besten Wirkungsgrade. Sofern sich die Entwicklung der Vergangenheit extrapolieren lässt, senkt eine Verdopplung der Produktionskapazität die Herstellkosten je Kilowatt Spitzenleistung um 20 Prozent. „Heute liegen wir sogar unter dieser Kurve“, so Weber.

Ob die Dünnschichttechnik ähnliches Kostenreduzierungspotenzial bietet, bleibt offen. Die Eidgenössische Materialprüfungsanstalt (Empa) hat in ihrem Sankt Gallener Labor im Januar erstmals an einer Dünnschichtzelle einen Wirkungsgrad von mehr als 20 Prozent gemessen - ein neuer Weltrekord, der auf dem Niveau der besten kristallinen Zellen liegt. Module aus der Serienproduktion hinken naturgemäß weit hinterher; der beste je erreicht Wirkungsgrad beträgt derzeit 14,6 Prozent. „Hergestellt wurde das Dünnschichtmodul auf einer vollautomatischen Produktionsanlage - mit minimalem Materialeinsatz“, wie Dieter Manz, Gründer der nach ihm benannten Firma, betont. Genau das könnte sich aber als Problem erweisen. Denn bei einem konstant hohen Automatisierungsgrad können Kostendegressionen nur noch aus einer Verkürzung der Durchlaufzeiten oder einer Vergrößerung der produzierten Fläche je Einheit erwachsen. Beides birgt die Gefahr, dass die Fehlerraten nicht mehr beherrschbar sind und der Ausschuss steigt.

Eine Innovationsführerschaft hat Deutschland in der organischen Photovoltaik. Sie ist eng verwandt mit der OLED-Technik (organische Leuchtdioden), die eine große Bedeutung für die in Deutschland, Österreich und den Niederlanden beheimatete Lichtindustrie aufweist. Auch wenn ein Technologie-Übertragung nicht 1:1 möglich ist, könnte das für OLEDs entwickelte Rolle-zu-Rolle-Verfahren - man darf auch „Drucken“ sagen - die Herstellkosten polymerelektronischer Bauteile eines Tages deutlich senken. Mittlerweile ist im Labor ein Wirkungsgrad von mehr als 12 Prozent erreicht worden, sodass bei entsprechend niedrigen Kosten die unter UV-Einwirkung vermutlich deutlich kürzere Lebensdauer zu verschmerzen wäre.

Kein überstürztes Handeln

Tatsächlich erweist es sich jedoch gerade für die Großen der Branche als schwierig, in der derzeit unsicheren Situation Investitionen und die Entwicklung von Zukunftstechnologien voranzutreiben. Entsprechende Kapitalkraft vorausgesetzt, könnte sich das Abwarten für einzelne Akteure der Solarindustrie sogar lohnen. Bosch hatte zum Beispiel 2012 zunächst angekündigt, angesichts der schwierigen Marktsituation bis zum Jahresende darüber zu entscheiden, ob und wie die Solartechnik weitergeführt werden soll. Kurz vor Weihnachten verkündete Volkmar Denner, Sprecher der Geschäftsführung, dann: „Es gibt keine Entscheidung.“ Man arbeite an einer dauerhaften Lösung, Gründlichkeit ginge vor Schnelligkeit. Bosch hat gerade erste die neue Sparte Energie- und Gebäudetechnik gegründet. „Wir gehen davon aus“, so Denner, „dass der Markt für dezentrales Energiemanagement stark wachsen wird.“

Ähnlich formuliert es ein Sprecher von Wacker, einer der drei großen Zulieferer der Solarbranche für kristallines Silizium. Zwar mache das Material rund ein Viertel des Konzernumsatzes aus, aber das brauche man auch für andere Halbleiteranwendungen. Eine weitere Kostendegression sei beim Rohstoff möglich, beispielsweise indem Herstellverfahren entwickelt werden, die mit geringerem Energieeinsatz arbeiten.

Nahezu einhellig lehnen Solarexperten Schutzzölle oder andere protektionistische Maßnahmen ab, um die einheimische Solarindustrie zu schützen.

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