Studien, Analysen, Prognosen

Für eine erfolgreiche Energiewende ist der zügige Ausbau von Photovoltaik (PV) zwingend notwendig. Auch wenn der Ausbau der Solarenergie aktuell besser als unter früheren Regierungen läuft, bleibt die Zielerreichung bis 2030 ungewiss. Große Potenziale bleiben ungenutzt. Insbesondere auf Dächern von Mehrfamilienhäusern werden zu wenige neue PV-Anlagen installiert. Ein zentrales Problem stellen die Regelungen zum Mieterstrom dar. Ohne umfassende Reformen, die über das Solarpaket 1 hinausreichen, wird sich an dem Nischendasein des Mieterstroms kaum etwas ändern.

Großes ungenutztes Potenzial beim Mieterstrom

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat die dritte Auflage einer Kurzstudie zum Ausbau der Photovoltaik und Batteriespeicher in Deutschland vorgelegt. Zu den wichtigsten aktuellen Trends gehört der beschleunigte Zubau von Balkon- und Mini-PV-Anlagen bis 2 Kilowatt-Peak (kWp) Leistung sowie der Zuwachs bei Batteriespeichern durch gekoppelte Installation mit PV-Anlagen. Basis der Kurzstudie ist das Marktstammdatenregister (MaStR), in dem seit Januar 2019 alle an das allgemeine Versorgungsnetz angeschlossenen Stromerzeugungseinheiten eingetragen sein müssen.

Kurzstudie Zuwachs von Batteriespeichern und Balkon-PV in Deutschland

Die Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) liefert einen aktuellen Kostenvergleich für die Umwandlung unterschiedlicher Energieformen in elektrischen Strom sowie eine Prognose für die weitere Kostenentwicklung bis zum Jahr 2045. Die Forscher:innen analysieren sowohl die Stromgestehungskosten für erneuerbare als auch konventionelle Energietechnologien. Sie präsentieren Vergleichszahlen für neue Kraftwerke auf der Basis von Sonne, Wind und Biomasse, sowie Braun-, Steinkohle, Erdgas und Wasserstoff in Deutschland.

Studie Stromgestehungskosten erneuerbare Energien

Zur Studie

Der europäische Photovoltaik-Verband Solarpower Europe hat in einer neuen Studie den symbiotischen Effekt von Wärmepumpen und Solaranlagen für Privathaushalte untersucht. Dafür hat der Verband drei Szenarien für mittelgroße Haushalte während der Energiekrise in Deutschland, Spanien und Italien durchgespielt: Jeweils ein reines Photovoltaik und Wärmepumpen-Szenario sowie ein kombiniertes Photovoltaik- und Wärmepumpen-Szenario. In der Studie kommt der Verband zu dem Ergebnis, dass Haushalte in den drei Ländern durch die Kombination von Solaranlagen und Wärmepumpen zwischen 62 und 84 Prozent ihrer jährlichen Energiekosten einsparen konnten. Die Einsparungen durch eine Kombination seien in etwa dreimal höher als in den anderen beiden Szenarien.

Die Studie „Solar Powers Heat 2023 (Englisch, PDF)
Meldung von Solarpower Europe

Laut einer aktuellen Studie der Agentur für Erneuerbare Energien (AEE), welche von YouGov durchgeführt wurde, ist die Akzeptanz erneuerbarer Energien in Deutschland leicht gesunken. Insgesamt sprechen sich 2023 mit 81 Prozent 5 Prozent weniger der Befragten als noch im Vorjahr für einen weiteren Ausbau der erneuerbaren Energien aus. Gründe dafür könnten die Verunsicherung durch die aktuelle weltpolitische Lage und die hohe Inflation sein. Der Fokus auf die Klimakrise als unmittelbare Gefahr habe sich verschoben, so die Herausgeber der Studie. Befragt wurden in einer Onlinebefragung 1.012 Personen ab 16 Jahren. Geht es um den potenziellen Bau von neuen Anlagen in der Umgebung des eigenen Wohnortes, ist die Zustimmung für Solardächer mit 76 Prozent am höchsten, gefolgt von Solarparks (59 Prozent), Agri-PV-Anlagen (57 Prozent) und Geothermieanlagen (51 Prozent).

Meldung der AEE

Das Kompetenzzentrum Fachkräftesicherung am Institut der deutschen Wirtschaft (IW) hat in einer neuen Studie untersucht, welche Berufe für den Ausbau der Solar- und Windenergie dringend notwendig sind und wie die Fachkräftesituation in diesen Berufen gegenwärtig aussieht. Die KOFA-Studie 3/2022 identifiziert dafür 190 Berufe, die für den Ausbau der Solar- und Windenergie benötigt werden. Deutschlandweit fehlen in den relevanten Berufen rund 216.000 Fachkräfte. Die größten Fachkräftelücken bestehen in der Bauelektrik, der Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik sowie der Informatik. Das Nadelöhr der Energiewende mit einer Lücke von annähernd 17.000 Fachkräften im Jahresdurchschnitt 2021/2022 seien Fachkräfte aus dem Elektrikbereich. Im Bereich Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik fehlten 14.013 Fachkräfte und bei den Informatikexpert:innen 13.638. Dies entspricht beinahe 90 Prozent der offenen Stellen in dem Beruf. Als Gegenmaßnahmen regen die Herausgeber:innen der Studie unter anderem die gezieltere Ansprache von Frauen, die Aus- und Weiterbildungen für ungelernte Personen sowie die Gewinnung von Jugendlichen für eine Ausbildung in den relevanten Berufsfeldern an.

Meldung des IW

Bis zum Jahr 2035 soll die Stromversorgung in Deutschland klimaneutral werden. Dafür braucht es auch einen schnellen Ausbau der Solarenergie. Der Stromanbieter LichtBlick hat in seinem jährlich erscheinenden SolarCheck untersucht, inwieweit Deutschlands 14 größte Städte, jene mit über 500.000 Einwohner:innen, ihr Solarpotenzial ausschöpfen. Der SolarCheck ermittelt das Verhältnis der Fläche von neu errichteten Solaranlagen zu neu gebauten Dachflächen. Dabei kommen die Autor:innen der Studie zu dem Ergebnis, dass der der Solarfaktor bei 9 von 14 untersuchten Städten unter 50 Prozent liegt. So waren in Berlin im Jahr 2022 nur 27,9 Prozent der Dachflächen auf Neubauten mit Solaranlagen ausgestattet. Damit belegt die Hauptstadt nur den zehnten Platz. Auf Platz eins liegt Nürnberg mit einem Faktor von 69,2 Prozent, Schlusslicht ist die Hansestadt Hamburg mit 10,1 Prozent.

Meldung von LichtBlick

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat eine Neuauflage seiner Kurzstudie über den Stand des Ausbaus der Photovoltaik in Deutschland veröffentlicht. Die Studie deckt die Zeitspanne von 2000 bis 2022 ab und basiert auf dem Marktstammdatenregister (MaStR), in welchem seit Januar 2019 alle an das allgemeine Versorgungsnetz angeschlossenen Stromerzeugungseinheiten eingetragen sein müssen. Neben Angaben und Auswertungen in Bezug auf Anzahl und Leistung, Anlagenklassen, Standort, Ausrichtung, Neigung sowie Leistungsbegrenzung beinhaltet die Studie nun auch Analysen zum Ausbau von Batteriespeichern. Der Kurzstudie zufolge gehören das Wachstum bei den Aufdachanlagen bis 30 kW sowie der Zuwachs bei PV-Heimspeichern zu den wichtigsten aktuellen Entwicklungen. Ebenfalls hat der Ausbauanteil von großen Freiflächenanlagen zugenommen.

Meldung auf der Website des Fraunhofer ISE

Die Kurzstudie auf der Website des Fraunhofer ISE (PDF)

Im Gegensatz zu Gas unterliegt Solarenergie keinen Lieferengpässen. Sie ist zudem günstig und CO₂-neutral. Um einen maximalen Energieertrag zu erzielen, werden Solaranlagen bislang meistens in südlicher Ausrichtung und mit einem Neigungswinkel von 20° bis 35° installiert. Forscher:innen der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) haben jetzt in einer neuen Studie im Fachmagazin „Smart Energy“ das Potenzial von „bifazialen Solarmodulen“ aufgezeigt. Diese können Sonnenenergie von beiden Seiten nutzen, werden senkrecht installiert und können beispielsweise auf landwirtschaftlichen Flächen eingesetzt werden. Dadurch ließe sich der Bedarf an Stromspeichern reduzieren und gleichzeitig die beanspruchte Fläche maximal nutzen.

Meldung auf der Website der HTWK Leipzig

Die Studie im Portal ScienceDirect (englisch)

Lange Zeit hatten es Solarmodule, die Energie direkt in den heimischen Stromkreislauf einspeisen, nicht leicht, den Markt zu erobern. Inzwischen sind die vormals strittigen technischen Voraussetzungen und Pflichten der Betreiber:innen geklärt und Steckersolarmodule erreichen immer mehr interessierte Anwender:innen. In einer groß angelegten Umfrage der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) wurde nun untersucht, wer sich diese Module zulegt, was Nutzer:innen an Steckersolargeräten interessiert und welche Faktoren sie von der Nutzung abhalten. Die Ergebnisse der Umfrage bestätigen bereits Bekanntes, liefern aber auch neue Erkenntnisse. Neben der Umfrage enthält die Studie auch einen Überblick über die Forschung zum Thema Steckersolarmodule.

Die Studie auf der Website der HTW (PDF-Datei)

Die Forschungsgruppe Solarspeichersysteme der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) hat in ihrer aktuellen Studie untersucht, wie viel Photovoltaik in Deutschland zur Einhaltung der Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens erforderlich ist. Dafür wurde anhand von drei verschiedenen Szenarien der zukünftige Energiebedarf Deutschlands sowie der Wechsel zu fossilfreien Technologien modelliert. Darauf aufbauend entwickelten die Forscher:innen der HTW ein kohlendioxidneutrales Energiesystem und bestimmten die dazu erforderlichen Ausbaumengen an erneuerbarer Energie. Das Ergebnis der Studie: Deutschland muss die installierte Photovoltaikleistung bis zum Jahr 2035 auf mindestens 590 GW erweitern und damit verzehnfachen, um die Ziele des Pariser Klimaschutzabkommens einhalten zu können. Dies würde einen schnellen Markthochlauf auf etwa 45 GW pro Jahr erfordern.

Die Studie auf der Website der HTW (PDF-Datei)

In einer neuen Studie haben das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) und das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) untersucht, wie sich der Verbrauch knapper Ressourcen für die Herstellung von Photovoltaikanlagen auf die Energiewende auswirken kann. Das Forscher:innenteam schätzte dafür den Ressourcenbedarf für eine PV-Industrie im Terawattmaßstab, welche für die Begrenzung des Klimawandels notwendig ist. Dabei konzentrierte es sich auf die relevantesten Ressourcen, die unabhängig von der Art der verwendeten Technologie benötigt werden. Dazu zählte es Energie, Flachglas, Kapitalinvestitionen sowie Silber als exemplarisches Metall. Das Team kam zu dem Schluss, dass ohne kontinuierliche technologische Fortschritte Ressourcenbeschränkungen den Einsatz der Photovoltaik im Terawattmaßstab höchstwahrscheinlich behindern werden. Gegenwärtig würden sich die Trends in der Forschung so entwickeln, dass neue Technologien zu höheren Wirkungsgraden bei geringerem Ressourcenaufwand führen. Dennoch müssten weitere Weichen für die Entwicklung emissionsarmer PV-Technologie gestellt werden.

Meldung des Fraunhofer ISE

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat im Auftrag von Greenpeace eine Kurzstudie durchgeführt, welche den Bedarf und die Potenziale von Photovoltaik und Solarthermie in Deutschland untersucht. Dafür werteten die Forscher:innen Daten zum zukünftigen Energiebedarf, zur Verfügbarkeit von Flächen sowie zur Preis- und Arbeitsplatzentwicklung aus. Die Studie zeigt, dass auf dem Weg zur Klimaneutralität der Strombedarf durch die zunehmende Elektrifizierung des Energie-, Gebäude-, Verkehrs- und Industriesektors in Deutschland deutlich ansteigen werde. Bis zum Jahr 2030 um den Faktor 1,2 bis 1,4 im Vergleich zu 2021 und bis zur Vollendung der Energiewende 2045 um den Faktor 2 bis 2,5. Um den Zielen des neuen Klimaschutzgesetzes gerecht zu werden, müssten Photovoltaik und Solarthermie sowie die Windenergie stark ausgebaut werden.

Fraunhofer-Studie „Solaroffensive für Deutschland“ für Greenpeace (PDF)

Der gesamte Energiebedarf Deutschlands ließe sich innerhalb der nächsten zehn bis 15 Jahre vollständig durch erneuerbare Energien decken, sofern nur die Ausbauziele erhöht würden. Dies ist das zentrale Ergebnis einer neuen Studie des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung (DIW). Den Berechnungen des DIW zufolge ließe sich nicht nur die Stromnachfrage, sondern auch die gesamte Energienachfrage in Deutschland vollständig durch erneuerbare Energien decken. Voraussetzung dafür sei jedoch, dass das Ausbautempo für Wind- wie auch für Solarenergie in Deutschland stark gesteigert wird.

Meldung des DIW

Wie viele Solarpaneele wie weit weg vom eigenen Haus vorhanden sind – das bestimmt die Wahrscheinlichkeit, ob man sich ebenfalls eine Anlage aufs Dach stellt. Dieser „Ansteckungseffekt“ ist wohl wesentlich wichtiger als andere sozioökonomische und demografische Variablen.

PIK-Studie in Nature (Englisch)

In der Studie schaut die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) auf Potenziale von Solarstromspeichern für die Energiewende.

HTW Berlin: „Dezentrale Solarstromspeicher für die Energiewende“

Die Energiekrise stellte insbesondere den Wärmesektor vor große Herausforderungen. Der europäische Gaspreis stieg von 16€/MWh im März 2021 auf 227€/MWh im März 2022, was in Deutschland zu einer Debatte über die Umgestaltung der Wärmeversorgung führte, um die Abhängigkeit von Energieimporten zu verringern. Viele Akteure auf dem Wärmemarkt zögern jedoch, die notwendigen Investitionen zu tätigen, um die Abhängigkeit von Erdgas zu verringern. Dabei wäre eine Unabhängigkeit von fossilen Energieimporten bis 2050 mit einer Umstellung auf eine 100%ige erneuerbare Wärmeversorgung für Berlin möglich.

Auf der Grundlage des linearen Open-Source-Energiesystemmodells GENeSYS-MOD wird ein zu 100% auf erneuerbaren Energien basierendes Energiesystem modelliert. GENeSYS-MOD wird um die Modellierung von Fernwärme erweitert, die für die Wärmeversorgung Berlins entscheidend ist. Außerdem wird die Modellierung von Wärmepumpen und ein Datensatz für Berlin überarbeitet.
Die Modellierung berücksichtigt die verschärften Klimaschutzziele, was eine 95%ige CO2-Reduktion bis 2045 gegenüber 1990 bedeutet. Bis 2050 werden die Emissionen der Sektoren Verkehr, Industrie, Elektrizität und Gebäude zu 100% gemindert.

Die Ergebnisse legen die sofortige Ausschöpfung des vorhandenen Potenzials an erneuerbaren Energien und saisonalen Wärmespeichern sowie die Notwendigkeit einer deutlichen Erhöhung der Sanierungsrate nahe. Der bevorstehende Kohleausstieg in Berlin im Jahr 2030 sollte durch einen Mix aus Wärmepumpen und Biomasse erfolgen. Wenn die Ressourcen der Wärmepumpen erschöpft sind, wird als letzte Option die elektrische Direktheizung eingesetzt.

100% renewable heat supply in Berlin by 2050 – A model-based approach

Jüngste Entwicklungen im Bereich der fahrzeugintegrierten Photovoltaik (VIPV) bieten die Möglichkeit, die Reichweite von Elektrofahrzeugen zu erhöhen, die Betriebskosten zu senken und einen kohlenstoffneutralen Verkehr zu unterstützen, insbesondere im städtischen Umfeld. Diese Studie bewertet das Solarenergiepotenzial von Parkplätzen in Berlin unter Berücksichtigung von Herausforderungen wie Gebäude- und Baumschatten und unter Verwendung digitaler Oberflächenmodelle und Wetterdaten für Solarsimulationen. Unter Verwendung offener Datensätze und Software umfasste die Analyse 48.827 Parkplätze und zeigte, dass VIPV die Reichweite von Fahrzeugen um 7 bis 14 km pro Tag erhöhen könnte, was einer durchschnittlichen jährlichen Steigerung von 2.527 km entspricht. Die Ergebnisse deuten auf eine durchschnittliche jährliche Kostenersparnis von 164 Euro durch geringere Netzgebühren hin. Allerdings wurde festgestellt, dass die Umweltvorteile des Aufladens von Solarfahrzeugen geringer sind als die von herkömmlichen netzgekoppelten Photovoltaiksystemen. In der Studie wird eine Methode zur Ermittlung von Parkplätzen vorgestellt, die sich am besten für das Aufladen mit Solarenergie eignen.

Vehicle-Integrated Photovoltaics—A Case Study for Berlin

In der aktuellen Ausgabe des Stromspeichertests nahm die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) nicht nur Lithium-Ionen-Batterie-Systeme unter die Lupe, sondern analysierte auch sogenannte Salzwasser- und Hochtemperaturbatterien. Den Ergebnissen der Studie nach sind die seit vielen Jahren etablierten Lithium-Ionen-Batterien den alternativen Batterietechnologien derzeit noch deutlich überlegen.

Meldung der HTW Berlin
Das Online-Tool „Stromspeicher-Inspektor“

Das Land Berlin kann bis zum Ende des Jahrzehnts seinen Energiebedarf in den Sektoren Verkehr, Strom und Wärme komplett aus erneuerbaren Energien decken und dies sogar kosteneffizienter als das derzeitige Energiesystem. Zu diesem Ergebnis kommt die Energy Watch Group (EWG) in einer neuen Studie, welche von der Naturstrom-Stiftung und der Haleakala-Stiftung finanziert wurde. Zwar bieten die Dächer der Hauptstadt Platz für 12 GW an Photovoltaik, doch ohne die Hilfe von Brandenburg wird Berlin seinen Energiebedarf nicht eigenständig durch erneuerbare Energien decken können. Dazu müssten sowohl Windkraft als auch Photovoltaik im Berliner Umland massiv ausgebaut werden.

Die Studie auf der Webseite der EWG (PDF-Datei)​​​​​​​

Um klimaneutral zu werden, hat sich die Hauptstadt beim Ausbau von Solaranlagen viel vorgenommen. Allerdings kann sie ihre Solarziele nur mit den Dächern von Mehrfamilienhäusern erreichen. Das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) und das Ecologic Institut haben in zwei Politikpapieren aufgezeigt, wie die Politik nachjustieren muss, damit Mieter:innenstrom in Berlin durchstarten kann. In drei Simulationen haben die Forscher:innen aufgezeigt, wie der Eigenverbrauch von Mieter:innenstromanlagen erhöht und so ein positiver Effekt auf die Wirtschaftlichkeit erzeugt werden kann. Dies ließe sich maßgeblich durch die Kopplung mit Batteriespeichern, Wärmepumpen oder Elektromobilität erzielen. Mieter:innenstrom müsse ein wichtiger Baustein in einem flexiblen Energiesystem der Zukunft werden, so die Autor:innen.

Meldung des IÖW
Paper „Mieterstrom zukunftsfähig machen“
Paper „StromNachbarn“

Im Masterplan Solarcity für die Hauptstadt ist das Ziel von 25 Prozent Solarstromerzeugung vorgesehen. Bislang decken die an das Versorgungsnetz angeschlossenen rund 14.100 Photovoltaikanlagen (PV) jedoch nur rund 0,9 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs von Berlin. Das geht aus einer neuen Studie der Investitionsbank Berlin (IBB) hervor, die sich mit den Potenzialen für Solarenergie in Berlin befasst. Dieser Anteil sei deutlich zu gering, da Solarenergie künftig eine zentrale Rolle bei der Erreichung der Berliner Klimaziele spielen soll.

Meldung der IBB
Die Studie „Berlin Fokus. Der Ausbau der Solarenergie muss forciert werden“ (PDF)

Das Land Berlin hat es sich zum Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2045 klimaneutral zu werden. Dafür hat sich die Stadt vorgenommen, den Ausbau von Solaranlagen stark voranzutreiben. Ein großes Potenzial bieten Photovoltaikanlagen auf den Mietshäusern der Hauptstadt. Doch bislang gibt es nur wenige. Wie die Politik nachsteuern muss, um Mieter:innenstromprojekte zu forcieren, zeigen das Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) und das Ecologic Institut in zwei Politikpapieren.

Meldung von Ecornet Berlin

Für Berlin hat das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ein Kurzgutachten zur Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen erstellt. Ergebnis ist, dass sich Photovoltaikanlagen in den meisten Fällen innerhalb ihrer Nutzungsdauer amortisieren, d. h. die Investition in die Anlage durch Einsparungen oder Einnahmen ausgeglichen wird. Mit der Anlage erzeugter Strom, der selbst verbraucht wird, ist in der Regel günstiger als Strom, der aus dem öffentlichen Stromnetz bezogen wird.

Kurzgutachten Berlin (PDF)

Einer neuen Studie des Reiner Lemoine Institut im Auftrag des Bezirksamtes Spandau zufolge schlummert auf den Dächern der Spandauer Altstadt ein vielversprechendes Solarstrompotenzial. Anhand eines zuvor festgelegten Kriterienkatalogs, der auch Aspekte wie den Denkmalschutz berücksichtigt, wurde für jedes der rund 500 Gebäude das Solarstrompotenzial ermittelt. Demnach sind 51 Prozent der Gebäude sehr gut oder gut geeignet, weitere 14 Prozent der Gebäude sind bedingt geeignet. Insgesamt wäre den Berechnungen zufolge eine Solarstromerzeugung von 2,1 GWh pro Jahr auf den Dächern der Altstadt möglich.

Die Studie auf der Webseite des Reiner Lemoine Institut

Mehr Informationen

Die Machbarkeitsstudie, obschon im März 2014 veröffentlicht, gilt als wissenschaftliche Grundlage der Ausgestaltung der Berliner Energie- und Klimapolitik. Ein interdisziplinäres Projektkonsortium unter Leitung des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK) ist in einer wissenschaftlichen Studie der Frage nachgegangen, wie sich die CO2-Emissionen der Stadt signifikant reduzieren lassen. Essenzielles Ergebnis der Studie ist, dass dies erreichbar und somit Klimaneutralität möglich ist. Bei den erneuerbaren Energien sieht die Studie erhebliche Zuwachspotenziale im Bereich der Solarenergie.

Machbarkeitsstudie des PIK

Die Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin (HTW Berlin) veröffentlichte im Oktober 2018 die Solarpotenzialstudie für Berlin. Sie stellt eine realistische Einschätzung des vorhandenen Berliner Potenzials für Photovoltaik (PV) dar. Das maximale Solarpotenzial wird auf 6 bis 10 GW geschätzt. Die Studie folgert, dass einfache Prozesse und klare politische Kommunikation gegenüber komplexen Fördermechanismen (Mieter:innenstromgesetz) vorzuziehen sind. Um die Klimaschutzziele zu erreichen, muss Berlin mit dem Masterplan Solarcity alle Gebäudetypen und Eigentumsstrukturen adressieren.

HTW-Berlin zum Solar-Potenzial Berlins (PDF)