IEA Technology Roadmap Solar Photovoltaic Energy (2010)

Technologiebeschreibung

2008 wurden nahezu 6 GW Photovoltaikanlagen weltweit installiert, wodurch die kumulierte Photovoltaikleistung auf rund 14 GW erhöht wurde. Der starke Ausbau führte zu einer jährlichen Wachstumsrate von 40%.

Unter Photovoltaik (PV) wird die direkte Umwandlung von solarer Einstrahlung in elektrische Energie verstanden. Hierbei sind unterschiedliche Halbleiter-Materialien im Einsatz, die sich in ihrem erzielbaren Wirkungsgrad und den entstehenden Kosten unterscheiden. Ebenso weisen die einzelnen Technologien Unterschiede in der Ausnutzung eines variierenden Strahlungsangebotes und in ihrer Lebensdauer auf. Kristalline PV-Systeme finden die breiteste Anwendung bei möglichst großer direkter Sonneneinstrahlung. Dünnschichtmodule eignen sich besonders für Anwendungen mit ungünstigen Einstrahlungswinkeln wie etwa bei fassadenintegrierten Anlagen. Organische Solarzellen und konzentrierende PV-Systeme sind derzeit vor allem in Nischenanwendungen präsent. Erstere zeigen ein enormes Potential für die Verwendung auf transparenten und gebogenen Oberflächen. Erste Versuchsanlagen belegen bei konzentrierenden Systemen sehr hohe Energiedichten.

Folgende Abbildung zeigt die zu erwartende Entwicklung der Wirkungsgrade der unterschiedlichen Technologien der Solarzellen in den Szenarien der Internationalen Energieagentur (IEA) .

Entwicklungspotential

Derzeit werden global gesehen die meisten PV-Anlagen auf Wohngebäuden installiert. Mit sinkenden Kosten werden jedoch immer mehr Anwendungen im Gewerbe und bei Energieversorgungsunternehmen interessant. Auch Inselanwendungen zur Versorgung von abgelegenen und eigenständigen Anlagen wie etwa Pumpstationen von Wasserversorgungssystemen oder Komponenten von Telekommunikationsnetzen werden zusehends mehr durch PV-Systeme versorgt.

Bis 2030 ist zu erwarten, dass die Photovoltaik rund 5% der weltweit gewonnenen elektrischen Energie ausmacht. Bis 2050 sind über 10% prognostiziert, wie in Abbildung 2 dargestellt.

Momentan ist der Ausbau auf wenige Länder beschränkt. Im Jahr 2008 waren über 80% der weltweit installierten PV-Leistung auf Deutschland, Spanien, Japan und die Vereinigten Staaten verteilt. Allerdings ist zu verzeichnen, dass in immer mehr Ländern PV-Projekte umgesetzt werden.

Bei der Kostenentwicklung ist eine differenzierte Betrachtung sinnvoll, da sich durch die variierende Anlagengrößen deutliche Kostenunterschiede ergeben. Für kleine PV-Anlagen, wie sie zum Beispiel auf Wohngebäuden installiert werden, ist zu erwarten, dass diese sich bis 2025 auf das Preisniveau des Strombezuges entwickeln und bis 2035 mit konkurrenzfähigen Preisen am Strommarkt agieren können. Größere PV-Anlagen von zum Beispiel Energieversorgungsunternehmen werden bereits 2025 Stromgestehungskosten erzielen, die im selben Bereich wie konventionelle Kraftwerke liegen.

Forschungsmeilensteine

Forschungsschwerpunkte innerhalb der Photovoltaik sind die weitere Steigerung der erzielbaren Systemwirkungsgrade bei Verminderung des dafür notwendigen Materialaufwandes. Ebenso wichtige Aspekte sind Produktionskostenreduktionen, Speichertechnologien und flexiblere Energieverteilungsnetze.

Quelle

Im Volltext der Roadmap finden sich ein Überblick über den aktuellen Entwicklungsstand, ökologische und ökonomische Betrachtungen sowie detaillierte Aussagen zu Forschungsmeilensteinen und zielführenden Maßnahmen.