Klima-Glossar: Photovoltaik
Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) produzieren aus Sonnenlicht Strom. Das Sonnenlicht steht langfristig und in sehr großem Ausmaß zur Verfügung. Damit zählt die Photovoltaik zu den erneuerbaren Energiequellen. Die Regierung will PV deswegen stark ausbauen, bis 2030 sollen laut Regierungsziel Anlagen mit 11 Terrawattstunden (TWh) installiert werden. Noch wird diskutiert, wo PV-Anlagen angebracht werden sollen. Eine innovative Möglichkeit bieten Floating-PV-Anlagen auf Gewässern.
Eine PV-Anlage besteht aus mehreren Modulen, die wiederum aus miteinander verbundenen Solarzellen bestehen. Die Lebensdauer einer PV-Anlage beträgt bei guter Qualität rund 25 bis 30 Jahre. Technisch würden PV-Anlagen länger funktionieren, wären sie nicht der Witterung ausgesetzt, allerdings verlieren sie mit der Zeit geringfügig an Leistung.
Im Betrieb stößt eine PV-Anlage keine Treibhausgase aus, bei der Erzeugung der Solarzellen fallen aber Emissionen an. 2021 wurden durch die Herstellung der Solarzellen weltweit rund 106 Millionen Tonnen CO2 emittiert, zeigen Zahlen der Internationalen Energieagentur (IEA). Der größte Teil der Emissionen entfällt auf die Förderung der Rohstoffe. Über 90 Prozent der im Juni 2022 in die EU importierten PV-Anlagen kamen aus China, wie von der Brüsseler Denkfabrik Bruegel ausgewertete Eurostat-Daten zeigen. Dort werden die Module laut der IEA größtenteils mit Kohle-Strom hergestellt, dennoch müssen Photovoltaikanlagen aus China nur etwa vier bis acht Monate in Betrieb sein, um die Emissionen auszugleichen, die bei der Produktion entstanden sind.
In den vergangenen zehn Jahren hat China über 50 Mrd. Dollar (rund 49 Mrd. Euro) in die Produktion von PV investiert, laut IEA also zehnmal so viel wie Europa. Von 2009 bis 2019 seien die Kosten für die Herstellung von PV-Anlagen um 89 Prozent gesunken. Das liege auch daran, dass sich PV gut für Massenfertigung eigne, erklärte der Energieexperte Thomas Kienberger von der Montanuniversität Leoben im Gespräch mit der APA.
Photovoltaik trug laut Zahlen des Umweltministeriums (BMK) 2022 knapp 6 Prozent zur österreichischen Stromerzeugung bei. Die neu installierte PV-Leistung knackte 2022 erstmals die Gigawattmarke: Es wurden Anlagen mit einer Spitzenleistung von 1.010 Megawatt (MWp) errichtet. Die kumulierte Gesamtleistung habe sich mit 3,8 GWpeak seit 2019 mehr als verdoppelt.
Bis 2030 sollen laut Regierungsprogramm 100 Prozent des Stroms national bilanziell aus erneuerbaren Energiequellen kommen. Der jährliche Strombedarf soll also aus erneuerbaren Energiequellen gedeckt werden, Schwankungen werden dabei weiterhin über Importe und Exporte ausgeglichen. Dazu braucht es bis 2030 einen Zubau von erneuerbaren Energiequellen von etwa 27 TWh. Davon sollen 11 TWh durch PV-Anlagen gedeckt werden. Um das Regierungsziel zu erreichen, müssen bis 2030 jedes Jahr PV-Anlagen mit einer Leistung von etwa 1,2 GW installiert werden. Ausgehend von der Entwicklung der letzten Jahre schätzen Expertinnen und Experten dieses Ziel als machbar ein.
Diese 11 TWh entsprechen nach jetzigem Stand der Technik PV-Anlagen mit einer Fläche von rund 92 Quadratkilometer, also etwa der Fläche von Linz. Welche Flächen dafür konkret genutzt werden sollen, sorgt für große Diskussionen. Das technische Potenzial der dafür geeigneten Dachflächen in Österreich beträgt etwa 21,5 TWh, bei Freiflächen (wenig genutzten Ackerflächen) sind es rund 32 TWh, wie Kienberger erklärte. Der jährliche Strombedarf insgesamt betrage aktuell etwa 71 TWh, werde zukünftig aber noch steigen.
Eine innovative Möglichkeit, wo PV-Anlagen zum Einsatz kommen, sind Gewässer. Bei diesen sogenannten Floating-PV-Anlagen werden PV-Module auf Schwimmkörpern aus Kunststoff befestigt. Durch diese schwimmenden Anlagen können Landnutzungskonflikte reduziert werden, schreibt der Verein "Technologieplattform Photovoltaik Austria" in einem Factsheet. Gleichzeitig weist er darauf hin, dass damit viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen PV-Anlagen einhergehen. Beispielsweise kommt es dadurch zu weniger Verdunstung und weniger Algenbildung. Außerdem können schwimmende PV-Anlagen Erosionen durch Windböen verhindern und mehr Strom durch den Kühleffekt des Wassers produzieren.
Allerdings kosten Floating-PV-Anlagen unter anderem wegen Montage und Wartungsarbeiten mehr als herkömmliche PV. Ihre Leistung und Haltbarkeit kann durch Bewuchs von Algen oder Ähnlichem, Vogelkot und mechanischen Zugkräften beeinträchtigt werden. Ebenso sind mögliche Auswirkungen auf die Gewässerökologie noch nicht vollständig erforscht, schreibt die Technologieplattform Photovoltaik.
Johannes Schmidt vom Institut für Nachhaltige Wirtschaftsentwicklung an der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) bestätigte diese Vor- und Nachteile von schwimmenden PV-Anlagen gegenüber der APA. Für Österreich sieht er in dieser Innovation kein großes Potenzial als Beitrag zur Energiewende: "Meiner Einschätzung nach ist das ökonomische Potenzial - bis auf Spezialfälle - gering, weil die Kosten von alternativen Lösungen deutlich geringer sind".
Kritisch äußerte sich außerdem Daniel Huppmann vom Internationalen Institut für Angewandte Systemanalyse (IIASA): "Es mag einige Wasserflächen in Österreich geben, die für Floating-PV technisch in Frage kommen. Aber: Die Bundesländer und Gemeinden verhindern derzeit aktiv den Ausbau von Windenergie und es gibt keine Verpflichtung für PV-Überdachung auf neu gebauten Parkplätzen, geschweige denn vorgeschriebene Nachrüstung auf bereits bestehenden Parkplätzen. Im Vergleich zu diesen Potenzialen ist Floating-PV nur ein Tropfen auf den immer heißer werdenden Stein."
Bisher wurden vor allem in Asien Floating-PV-Anlagen genutzt und ausgebaut. Mittlerweile kommen diese auch schon in Europa zum Einsatz. Im niederösterreichischen Grafenwörth befindet sich die größte schwimmende PV-Anlage Mitteleuropas. Auch in der Steiermark wurde bereits eine Floating-PV-Anlage südlich von Graz installiert. Von der Technologieplattform Photovoltaik zitierte Studien schätzen das globale Potenzial von schwimmenden PV-Anlagen auf 400 bis 1.000 GW - in Kombination mit Wasserkraft auf 4.400 bis 5.700 GW.