Dipl. Ing. ETH Ferruccio Ferroni vs. El.-Ing. HTL Radomir Novotny

• Teil 1: Einführung
• Teil 2: Falsche ERoEI-Berechnungsmethode der Solarlobby
• Teil 3: Lastfolgefähigkeit der Kernkraftwerke – warum muss man 25% der PV-Sommer-Stromproduktion speichern?
• Teil 4: Keine erkennbare Wirkungsgradverbesserung kommerzieller PV-Module

Teil 5: Die Mär der sinkenden Elektrizitätspreise

Einführung

R. Novotny, Chefredaktor von bulletin.ch hat in seinem Artikel «Energiebilanz von Solarstrom. Von Facts zu Fake News» erwartet weitere Optimierungen des Produktionsprozesses, neue Forschungserkenntnisse, Anwendererfahrungen, Skaleneffekte und behauptet “Die sinkenden Kosten bei Solaranlagen sprechen dies­bezüglich eine klare Sprache.” In der Tat sind die Einkaufspreise von PV-Module massiv gesunken; ob sich dieser Trend fortsetzt, ist eine andere Frage. Sicher nicht gesunken sind dagegen die Kosten der Erzeugung von Solarstrom wenn alle Folgekosten mitgerechnet werden. Was das für den Stromkonsumenten bedeutet lässt sich am Beispiel der hohen Strompreise Deutschlands, dem Musterland für erneuerbare Stromerzeugung, erahnen.

Preisentwicklung bei PV-Modulen

PV-Module kosten heute nach Bloomberg NEF (Bild 1) ab Fabrik im Mittel etwa 0.25 USD/W. Umgerechnet auf der Grundlage eines Standard-Moduls (280 W-peak pro Quadratmeter und Modulfläche von 1.63 m²) ergibt dies einen Preis von 43 USD/ m² d.h. etwa 43 CHF/m². Wir sind der Meinung, dass derart tiefe Preise die realen Kosten in keiner Weise decken können. Mehr dazu weiter unten.

Bild 1: Entwicklung des Preises von PV-Modulen in Funktion des Herstellungsjahrs

Solche Angaben veranlassen auch Finanzanalysten zu voreiligen Schlüssen; diese haben leider nicht immer den notwendigen Überblick über die vielfältigen Aspekte der Elektrizitätswirtschaft. Beispiels­weise schrieb ein Analyst der UBS in Financial Times im August 2018, dass im Jahre 2030 «die Kosten der Energie aus Sonne und Wind gratis sein werde».

Für Bloomberg beträgt der Preis von PV-Strom heutzutage 7 Rp/kWh. Auch in der Schweiz aus Sicht von SWISS­SOLAR wird Solarstrom “in absehbarer Zeit” so weit sein.

Die Realität für den Stromkunden

Die Realität für den Stromkunden sieht allerdings ganz anders aus (Bild 2); seine Lage ist nicht so rosig. Bild 2 zeigt den Haushalt- Strompreis inkl. MWST in Eurocent/kWh, wenn dieser dem Anteil der volatilen (intermittierenden) Stromproduktion durch Windenergieanlagen und PV-Anlagen an der Totalstromproduktion gewisser Länder oder Regionen gegenübergestellt wird: In den Ländern mit einem grossen Anteil von Sonnen- und Windstrom liegen die Elektrizitätspreise deutlich höher; beispielsweise sind sie in Deutschland fast doppelt so hoch wie in Frankreich oder Polen.

Bild 2: Haushalt-Strompreise in Funktion der volatilen (Solar und Wind) Stromproduktion

In Ländern mit einem hohem Anteil erneuerbarer volatiler Energien nimmt die Erschwinglichkeit von Elektrizität deutlich ab.

Dumping und Investorengeld bei der Fabrikation von PV-Modulen

Die Preise der PV-Module sind in der Tat extrem tief. Mögliche Erklärungen sind:

• Heute sind acht der Top-Ten-Modulhersteller in China domiziliert, weil dort die Energie sehr billig ist. In dieser Herstellergruppe findet man keine europäische oder USA Firma. Die Herstellung des benötigten ultrareinen Silizium ist bekanntlich sehr energieintensiv: Es sind rund 320 kg Kohle pro m² Modul notwendig. Nach dem heutigen Kohlepreis auf dem Weltmarkt von 100 USD pro Tonne – vor 6 Jahren lag dieser noch bei 30 USD pro Tonne! – ergibt dies Kosten von 32 USD pro m² PV-Modulfläche. Dazu kommen die Kosten von Aluminium im Wert von 7.7 USD (3.1 kg Al-Profile pro m² zu 2.5 USD pro kg) und des eisenarmen Spezial-Abdeckglases (10 USD/m²). Dies bedeutet, dass der Verkaufspreis ex Fabrik von 43 USD nur 86 % der hauptsächlichen Materialkosten decken kann. Die anderen notwendigen Werkstoffe wie z.B. Kupfer, Silber, Kunststoff, Silikonkitt, Siliziumkarbid, Chlorwasserstoff, Reinigungsgase kommen auch dazu und weitergehend die Personal- und Anlagenkosten der PV-Modulfabriken. Auch wenn man annimmt, dass in China die Preise für Kohle, Aluminium, Chemikalien unter den Preisen des Weltmarkts liegen, liegt die Vermutung sehr nahe, dass seitens der chinesischen Regierung Subventionen fliessen.
• Die EU hatte im Jahre 2013 aufgrund einer sehr detaillierten Untersuchung Anti-Dumping-Zölle eingeführt, um die europäische Solarindustrie zu schützen. Dies blieb ohne langfristigen Erfolg: In der Zwischenzeit haben viele Solarfirmen Konkurs angemeldet oder ihre Tätigkeit aufgegeben. Im September 2018 hat dann die EU die Anti-Dumping Massnahmen gestrichen; die Medien haben darüber kaum berichtet! Grund für die Streichung: Es waren keine Solar­firmen mehr zu schützen. In der EU wie bei uns verbleiben praktisch nur Solarinstallateure und einige Solar-Firmen, die spezielle Nischenprodukte herstellen. Somit hat sich die Vorherr­schaft der chinesischen Solarindustrie konsolidiert.
• Die genannten tiefen Preise wurden zum Teil auch von “grünen” Investoren vorfinanziert, d.h. die Finanzbranche hat hier kräftig mitgewirkt. Die oben erwähnte Aussage eines UBS-Analys­ten ist dafür typisch: Es wird eine rosige Zukunft für erneuerbare Energien in Aussicht gestellt, um die Investoren bei Laune zu halten und um Kredite an Solarfirmen möglichst zu schützen – Kredite, die sich letzten Endes als faul herausstellen müssen.

So verlieren Investoren viel Geld. Dies ist aus dem globalen Leitindex für erneuerbare Energien RENIXX (Renewable Energy Industrial Index) klar ersichtlich. RENIXX ist der erste weltweite Aktienindex für Aktiengesellschaften im Geschäftsfeld der erneuerbaren Energien; er erfasst die dreissig Gesellschaften mit der höchsten Marktkapitalisierung (siehe Bild 3).

Bild 3: Seit 10 Jahre haben die Investoren horrende Verluste einkassiert und damit ein Teil der Kosten der erneuerbarer Energien übernommen

• Die Investoren haben auch hohe Verluste wegen der Insolvenz von rund 100 Solarfirmen in Kauf nehmen müssen. Unseres Wissens gibt es leider keine zuverlässigen Daten über die Gesamtkosten die durch diese Verluste entstanden sind. Allein die Pleite von Solyndra hat rund 1 Milliarde USD gekostet. Wir schätzen daher die Verluste der Investoren – u.a. sind auch Pensionskassen betroffen – auf 40 Milliarden. Wie lange kann das Vertrauen der Investoren auf dieser Basis erhalten bleiben?
• Eine Analyse der Geschäftsberichte der kotierten Firmen aus der Branche der Erneuer­baren Energien zeigt: Die Lagerbestände sind hoch und die Erträge eher negativ. Es sind somit weitere Konsolidierungen/ Pleiten zu erwarten.
• Ein Vergleich mit einer Offerte für Fenster von einem lokalen Lieferanten, der seit vielen Jahre im Fenstergeschäft tätig ist, zeigt einen interessanten Sachverhalt: Fenster werden für 900 CHF/m² offeriert. Ein Vergleich mit dem einleitend erwähnten Modulpreis („etwa 43 CHF/m²“) lässt keinen Zweifel: Ohne Subventionen und ohne willige Investoren, welche die realen Kosten zu stützen bereit sind, müssen die Preise der PV-Module in Zukunft steigen.

Schlussfolgerung: Die wahren Gestehungskosten für PV-Module liegen deutlich über dem Verkaufs­preis gemäss Bloomberg-Analyse. Eine Preissteigerung ist absehbar.

Die Kosten der Hardware einer PV-Anlage

Das PV-Modul ist die wichtigste Komponente einer PV-Anlage. Ergänzend braucht die Anlage Wechselrichter, Batterien, Kabel, Schalter, Instrumente, Abstützungen, Befestigungen usw. Alle diese Komponenten werden transportiert und installiert. Hier sind verschiedene Berufe involviert wie z.B. Solar-Monteure, Dachdecker, Spengler, Elektriker, Gerüstmonteure, Bauarbeiter usw.

Unsere Studie wurde im März 2016 veröffentlicht; ihre Ausarbeitung und das Peer-review-Prozedere dauerten 15 Monate. Deswegen basieren unsere Daten auf verschiedenen Offerten aus dem Jahr 2014. Angenommen wurde ein Mix zwischen Dach-Anlagen (2/3) und Freifeld-Anlagen (1/3) (Beispiel: Mont- Soleil), wobei vor allem die Bauarbeiten sowie die erdbeben- und windsichere Aufstellung der Module grosse Kosten verursachen. Heutzutage wären die von uns errechneten Kosten wegen der gesunkenen Einkaufspreise für PV-Module vielleicht etwa 1000 CHF/ kW_p niedriger als im Jahr 2014; demgegenüber sind die Preise für Planung und Montage praktisch gleich geblieben. Hinzuweisen ist auch darauf, dass in der Studie “U.S. Solar Photovoltaic System Cost Benchmark: Q1 2017” des NREL (National Renewable Energy Laboratory) die Kosten von PV-Dachanlagen in 11 verschiedene Positionen aufgeteilt wurden, wobei die Kosten der PV-Module mit bloss 13% gewichtet wurden.

Die Gestehungskosten des Solarstroms

Entgegen der Meinung von UBS, Bloomberg, SWISSOLAR und Novotny sind und bleiben die Gestehungskosten von Solarstrom enorm. Die Begründung ist einfach: Es werden damit in der sonnenarmen Schweiz nur wenige kWh produziert; jede solche Anlage liefert jährlich im Durchschnitt weniger als 900 Volllaststunden! In den drei kalten Monaten des Jahres wird praktisch kein Strom produziert (nur 2,5 % pro Monat), hingegen wird in der Sommerperiode eher zu viel produziert; ganze Anlagen müssen dann abgesteuert werden. Nach unserer Studie beträgt die Gesamtstromproduktion pro Quadrat­meter und Lebensdauer von 25 Jahren inklusive Leistungsminderung infolge Alterung 2203 kWh/ m², d.h. 88 kWh/m²pro Jahr. Leistungseinbussen ergeben sich infolge fehlender Besonnung, Nebel, Schnee, Frost und Verschmutzung.

Solarstrom weist zudem eine schlechte Qualität auf; er ist volatil/intermittierend, d.h. nicht regelbar und nicht planbar (not dispatchable). Da im Sommer die PV-Stromproduktion nicht regelbar ist, kann es vorkommen, dass den Elektrizitäts-Versorgungsunternehmen Kosten entstehen, um die unerwünscht entgegengenommene Strommenge loszuwerden (negative Strompreise!). Je nach Abnahmevertrag kann es auch nötig werden, einen Produzenten dafür zu entsschädigen, dass er erneuerbaren Strom nicht liefert.

Die Rechenmethode LCOE (Levelized Cost of Electricity) wird zwar üblicherweise für nicht-volatile, d.h. regelbare Kraftwerke angewendet. Trotzdem: Die LCOE-Rechnung mit den obigen Angaben und einem Zinssatz (4 %) und mit niedrigen Betriebskosten inklusive Entsorgung (2%) ergibt Gestehungs­kosten von 53 Rp. pro kWh. In diesen Wert sind die Kosten der Kapitalbedienung der Hardware der PV-Anlagen eingeschlossen.

Diesen Betrag muss man als Folgekosten der Volatilität zu den LCOE- Kosten addieren. Allein schon dieser Zuschlag macht die erneuerbaren Energien zu einem unbezahlbaren Strom!

Die Folgekosten der Volatilität von Solar- und Windstrom

Ein System mit volatilen Quellen wie Sonne oder Wind kann nicht permanent Strom bedarfsgerecht bereitstellen. Dazu wären Speicherkapazitäten, Reservekraftwerke und der Aus- und Umbau der Verteilnetze zu einem sogenannten Smart-Grid notwendig. Im Interesse der Netzstabilität müsste man folgende Massnahmen ergreifen können: a) Industriebetriebe herunterfahren, b) Stromexport zu negativen Preisen oder zu Dumpingpreisen (ca. 2.8 € Cent /kWh, c) Kostener­stattung für abgeschaltete oder lastbegrenzte Wind- und Solar-Anlagen, d) Redispatch (kurzfristige Zu-und Abschaltung von Reservekraftwerken).

Was soeben beschrieben worden ist, sind nichts anderes als Folgekosten der Volatilität von Solar-und Windstrom. Eine grobe Schätzung ergibt, dass sich die Stromversorgungskosten ab einer Volatilität von 10 % verdoppeln würden. Dies wäre mit enormen Kosten verbunden. Dies bedeutet auch enorme investierte Energieaufwendungen, wie wir diese in unseren ERoEI-Berechnungen berücksichtigt haben.

Der Bericht des “Council of European Energy Regulators” – Status Review of Renewable Support Schemes in Europe for 2016 and 2017 (14. 12. 2018) weist für alle EU-Länder die Subventionierung der Erneuerbaren Energien aus. In 2016 betrugen die Subventionen für die Erneuerbaren Energien 24.45 Milliarden Euro. Diese sind eine Folge der nicht planbaren und regelbaren volatilen Stromproduktion. Bezogen auf die Produktion der volatilen Energieträger für den internen Verbrauch (ungefähr 50 % des Windstromes wird exportiert statt gespeichert) erhält man den Wert von 25 €-Cents pro kWh. Eine Beurteilung der bis jetzt in Deutschland erfolgten Massnahmen zur Sicherstellung einer bedarfsgerechten Stromproduktion ergibt, dass bis jetzt relativ wenig erreicht werden konnte. Andernfalls müsste man nicht während rund 100 Stunden pro Jahr Strom gratis abgeben und dazu noch bezahlen, um Kunden zu haben. Es ist davon auszugehen, dass diese Kosten in Zukunft massiv zunehmen werden.

Jedenfalls sind die vorliegenden Erfahrungen in Deutschland mit den Folgekosten der Volatilität nicht sehr ermutigend.

Fazit

Die sinkenden Kosten bei Solaranlagen sprechen, anders als von Herrn Novotny behauptet, keine klare Sprache!Unsere Untersuchungen ergeben, dass die Modulpreise die Herstellungskosten nicht decken. Wir erwarten in Zukunft eine Bereinigung der Überkapazitäten bei der Herstellung von Modulen, wobei China die Schlacht gegen die EU und US bereits gewonnen hat. Weitere Firmen werden Konkurs anmelden.

Die Preise der Module spielen am Ende eine untergeordnete Rolle bei der Gestehungskosten des Solarstromes. Massgebend ist die kleine produzierte Strom-Menge während des Winters und die Überproduktion im Sommer. In Zukunft sind keine grossen Fortschritte bezüglich Wirkungsgrad mehr zu erwarten (siehe Teil 4).Deswegen sind die LCOE-Kosten ohne Folgekosten des Solarstromes bereits unbezahlbar.

Der Blick nach Deutschland zeigt: Nicht planbare und regelbare Stromquellen verursachen im Elektrizitätsversorgungsystem zusätzliche Kosten von 28 Rp/kWh. Diese Kosten werden stark steigen. Diese Zahl bestätigt auch unsere Annahmen der zusätzlich zu investierenden Energie für Reservekapazitäts-Speicher.Verteilnetze sowie die Massnahmen zur Sicherstellung der Netzstabilität, um eine bedarfsgerechte Stromversorgung zu gewährleisten.

Werden diese Massnahmen im ERoEI von Photovoltaik-Anlagen berücksichtigt, so zeigt sich klar: Solche Anlagen produzieren keine Netto-Energie, d.h. ihr Energy Return on Energy Invested bleibt kleiner als 1.

Die Schilderungen des Chefredaktors stellen wegen seiner kritiklosen Übernahme der Meinung der Solarlobby und, weil er die Situation in Deutschland ignoriert, eine Irreführung und Täuschung der Bevölkerung dar. Die Elektrizitätspreise werden in Zukunft nicht sinken, sondern massiv steigen.Strom wird dann in der Schweiz ungeahnt teuer und für viele Industriebetriebe unbezahlbar.