Abwarten ist keine Option – ein Artikel aus Science
Im Jahr 2022 wurde ein wichtiger Meilenstein im Bereich der erneuerbaren Energien erreicht: Die Photovoltaik (PV) hat eine weltweit installierte Kapazität von 1 TW überschritten. Doch trotz des beträchtlichen Wachstums und der Kostensenkungen im Laufe der Zeit macht die PV immer noch einen kleinen Teil der weltweiten Stromerzeugung aus (4 bis 5 % im Jahr 2022), und das Zeitfenster für Maßnahmen in großem Maßstab zur Senkung der Treibhausgasemissionen bei gleichzeitiger Deckung des weltweiten Energiebedarfs für die Zukunft wird immer kleiner, schreiben Andreas Bett und Eicke Weber gemeinsam mit 48 weiteren Autoren in einem in Science publizierten Artikel. Solarify dokumentiert ihn in Ausschnitten.
PV-Freiflächenanlage – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify
Photovoltaik ist eine der wenigen Optionen, die relativ schnell umgesetzt werden können, aber die Diskussionen über ein Wachstum im TW-Maßstab auf globaler Ebene vermitteln möglicherweise nicht klar, wie groß und schnell die Installation erneuerbarer Energien sein muss. Ein großes globales Risiko bestünde darin, dass wir bei der Modellierung und Förderung des erforderlichen PV-Einsatzes und des Branchenwachstums falsche Annahmen oder Fehler machen und dann bis 2035 feststellen, dass wir uns auf der niedrigen Seite gründlich geirrt haben und die Herstellung und den Einsatz auf ein unrealistisches oder unhaltbares Niveau hochfahren müssen.
PV wird zunehmend als eine Optio, ein Entwicklungspfad für die kritischen nächsten 10 Jahre erkannt, der verfügbar und kosteneffizient ist und mit den langfristigen Zielen der nachhaltigen Entwicklung im Einklang steht. Eine wachsende Zahl von Studien kommt zu dem Schluss, dass die Photovoltaik in Verbindung mit der Elektrifizierung und einem stark sektorgekoppelten Energiesystem der Schlüssel zur Dekarbonisierung in großem Maßstab ist. Die Elektrifizierung bezieht sich auf den direkten (z. B. Wärmepumpen oder Elektrofahrzeuge) oder indirekten (z. B. Herstellung von Wasserstoff oder synthetischen Kraftstoffen) Ersatz der heutigen Nutzung fossiler Brennstoffe. Sektorkopplung ist die Fähigkeit, die Begrenzung der variablen Erzeugung durch flexible Nachfrage, Speicherung und Verbindung zwischen den Energiesektoren, einschließlich Verkehr, Gebäude und industrielle Nutzung, zu überwinden. Der daraus resultierende Übergang könnte tatsächlich zu einer nachhaltigen Zukunft mit insgesamt niedrigeren Energieversorgungskosten führen.
Doch ebenso wie viele frühere Prognosen das PV-Wachstum aufgrund veralteter Kostenannahmen und begrenzter Sichtweisen durchweg unterschätzten, werden heute Bedenken hinsichtlich der maximalen Wachstumsraten der Branche und der Lieferketten laut. Die Verfügbarkeit von sehr preiswertem Strom aus PV in einer Welt, die der globalen wirtschaftlichen Entwicklung und den Klimazielen Priorität einräumt, erfordert eine ständige Neubewertung lang gehegter Annahmen und die Anerkennung des raschen Wachstums und Wandels in diesem Bereich. Die Pläne für 2025 und 2035 geben nicht nur den Weg bis 2050 vor, sondern schränken auch zunehmend die künftigen Optionen ein, wenn wir nicht auf dem richtigen Weg sind.
Auf der Grundlage einer Überprüfung der Prognosen für die weltweiten PV-Installationsziele verschiedener Institutionen und Studien reichen die Prognosen für den PV-Bedarf im Jahr 2050 von 1,4 bis 8 kW pro Kopf bzw. 14 bis 80 TW, die in den nächsten 25 Jahren installiert werden sollen, wobei von einer Bevölkerung von 10 Milliarden Menschen ausgegangen wird (alle installierten oder prognostizierten PV-Werte sind in Einheiten der Gleichstrom-Spitzenleistung angegeben). Dies ist eine große Schwankung und gibt einer sich entwickelnden Branche keine klare Richtung vor. Die Festlegung einer Zielspanne, die mit einem erreichbaren Weg zur Erreichung der Klimaziele und der wirtschaftlichen Entwicklung übereinstimmt, ist entscheidend für die Festlegung von Zielen sowohl für die Herstellung als auch für die Politik.
Die große Schwankungsbreite der Prognosen hängt mit unterschiedlichen Annahmen über künftige Kosten und bevorzugte Wege zur Dekarbonisierung zusammen und unterschätzt oft den nachhaltigen Rückgang der PV-Kosten, während sie sinkende Kosten und ein schnelles Wachstum für andere Technologien (z. B. Kernkraft und Kohlenstoffabscheidung und -speicherung) vorwegnimmt, die noch nicht realisiert oder noch nicht einmal begonnen wurden. Niedrig angesetzte Prognosen für den PV-Bedarf bis 2050 unterschätzen häufig auch den mit der Entwicklung im globalen Süden verbundenen erhöhten Energieverbrauch, begrenzen die Ziele für eine breite Elektrifizierung oder gehen davon aus, dass die Länder aus verschiedenen Gründen teurere Technologien einsetzen werden. Die Integration eines so großen Anteils erneuerbarer Energien in das globale Energiesystem ist eine große Herausforderung in einem so relativ kurzen Zeitraum. Zusätzlich zu den Produktionskapazitäten für PV, andere erneuerbare Technologien und die Speicherung erfordert dies einen ganzheitlichen Ansatz, der die Übertragung, die Netzintegration und die Zusammenschaltung berücksichtigt. Die Infrastrukturplanung in dieser Größenordnung muss offensiv nach vorne gerichtet sein. Auch der Aufbau und die Unterstützung von Lieferketten für PV im Multi-TW-Maßstab erfordert Planung und lange Vorlaufzeiten. Szenarien, die den erforderlichen Umfang erheblich unterschätzen, können die Planung und die Investitionen von Regierungen, der PV-Industrie und anderen wichtigen Akteuren einschränken.
Wenn Klima-, Kosten- und Entwicklungsziele berücksichtigt werden, gehen unabhängige Modellierungen aus verschiedenen Quellen von ehrgeizigen, aber erreichbaren Zielen von 50 bis 65 TW bis 2050 aus (2-4), und zwar noch vor der Berücksichtigung künftiger Beiträge der PV-Nutzung für den chemischen Produktionssektor. Um zu ermitteln, was dieser Gesamtenergiebedarf für die PV-Industrie und den Einsatz bedeutet, gehen wir von 75 TW als Zielvorgabe für die installierte PV-Kapazität im Jahr 2050 aus (…).
Mehrere Länder und Regionen – darunter Indien, die Vereinigten Staaten und Europa – haben in den vergangenen Jahren Maßnahmen ergriffen, um sich auf die gesamte PV-Lieferkette zu konzentrieren, die dezentrale Produktion zu fördern und ein breiteres globales Spielfeld zu schaffen, obwohl die Auswahl der Maßnahmen mit der größten Wirkung von den regionalen und nationalen Gegebenheiten abhängt. Politische Maßnahmen, die ein langfristiges Engagement für die Eindämmung des Klimawandels demonstrieren, können eine Marktsicherheit bieten, um die erforderlichen Großinvestitionen zu unterstützen. Die jüngste Geschichte und der derzeitige Kurs lassen darauf schließen, dass ein nachhaltiges globales PV-Wachstum von 25 % pro Jahr in den nächsten zehn Jahren bis zu 75 TW installierter PV-Anlagen im Jahr 2050 erreicht werden kann. Abwarten ist keine Option.
->Quelle:
Originalpublikation: Nancy M. Haegel, Pierre Verlinden, Marta Victoria, Pietro Altermatt, Harry Atwater, Teresa Barnes, Christian Breyer, Chris Case, Stefaan De Wolf, Chris Deline, Marwan Dharmrin, Bernhard Dimmler, Markus Gloeckler, Jan Christoph Goldschmidt, Brett Hallam, Sophia Haussener, Burkhard Holder, Ulrich Jaeger, Arnulf Jaeger-Waldau, Izumi Kaizuka, Hiroshi Kikusato, Benjamin Kroposki, Sarah Kurtz, Koji Matsubara, Stefan Nowak, Kazuhiko Ogimoto, Christian Peter, Ian Marius Peters, Simon Philipps, Michael Powalla, Uwe Rau, Thomas Reindl, Maria Roumpani, Keiichiro Sakurai, Christian Schorn, Peter Schossig, Rutger Schlatmann, Ron Sinton, Abdelilah Slaoui, Brittany L. Smith, Peter Schneidewind, BJ Stanbery, Marko Topic, William Tumas, Juzer Vasi, Matthias Vetter, Eicke Weber, A. W. Weeber, Anke Weidlich, Dirk Weiss, Andreas W. Bett: Photovoltaics at multi-terawatt scale: Waiting is not an option – 25% annual PV growth is possible over the next decade, in: Science, 06.04.2023, Vol 380, Issue 6640, pp. 39-42 – DOI: 10.1126/science.adf6957