Solar plus Speicher beendet den Streit um die Grundlast

Jahrzehntelang waren die Kosten pro Watt das Gegenargument gegen Solar. Heute ist Solarstrom die günstigste Erzeugungsart der Geschichte. Doch es gibt einen neuen Einwand: mangelnde Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit. Der neue, interaktive Datenatlas von Ember liefert Antworten und zeigt, wie Solar plus Speicher einen wachsenden Anteil der Stunden übernimmt, in denen bisher fossile Kraftwerke unersetzbar waren.

VON MARTIN JENDRISCHIK · 7 Min. Lesezeit LESEN

Fünfundzwanzig Jahre lang lautete der Einwand gegen Solarstrom: zu teuer. Ein Watt kostete um die Jahrtausendwende rund fünf Dollar, mehr als das Zehnfache von Kohle. Heute kostet dasselbe Watt etwa zehn Cent, und die Internationale Energieagentur nennt Solar den günstigsten Strom der Geschichte. Das Zeitalter der Elektrifizierung hat begonnen.

Das bisherige Argument ist damit faktenbasiert Geschichte. An seine Stelle ist ein neues getreten: Was nützt die theoretisch billigste Stromerzeugung der Welt, wenn abends die Sonne untergeht?

Einerseits geht es bei dieser Frage um die Nachfrage nach Energie. Der Oxford-Ökonom Jan Rosenow zeigt in einem Strategiepapier, wie stark der Energiebedarf schrumpft, wenn Effizienz und Elektrifizierung zusammenwirken, und dass die billigste Energie die ist, die gar nicht erst gebraucht wird. Bleibt neben der Nachfrage die Frage des Angebots: Ist das saubere Angebot, das den verbleibenden Bedarf decken soll, zuverlässig genug?

Eine Analyse hierzu liefert der neue Datenatlas der Denkfabrik Ember. Das Team um Energieanalyst Kingsmill Bond hat die Welt in 5.000 Regionen zerlegt, jede etwa so groß wie Belgien. Für jede dieser Regionen wurde berechnet, wie viel Solar und Batterie nötig sind, um eine konstante Last in jeder Stunde des Jahres zu decken. Konstant heißt: Der Bedarf bleibt rund um die Uhr gleich hoch, nachts wird genauso viel verlangt wie am Mittag.

Der Aufbau ist bewusst ein Skeptiker-Test: kein Wind, keine Wasserkraft, keine Netzimporte, keine verschobene Nachfrage. Nur Solarmodule, Speicher und diese gleichbleibende Nachfrage. Die Logik: Wenn schon diese Kombination das Energiesystem weitgehend trägt, kann ein reales Stromsystem mit all seinen weiteren Optionen im Hinblick auf Zuverlässigkeit nur noch besser abschneiden.

Solar plus Speicher: Der Kipppunkt heißt Batterie

Mehr als neun von zehn Menschen leben in Regionen, deren Solarpotenzial mindestens das Zehnfache des lokalen Strombedarfs beträgt; auf geeigneter Fläche ließe sich global rund das Hundertfache des heutigen Verbrauchs ernten. Für etwa zwei Drittel der Menschheit ist das lokale Solarpotenzial pro Kopf sogar größer als Saudi-Arabiens Ölförderung pro Kopf. Die Menge kann ohne große Probleme geerntet werden. Aber Angebot und Nachfrage müssen in Einklang gebracht werden.

Klar ist: Mehr Module allein lösen das Problem nicht. Selbst wer die Solaranlage auf das Zwanzigfache überbaut, bringt ein reines Solarsystem nirgendwo auf der Erde über rund 47 Prozent einer konstanten Last. Irgendwann landen zusätzliche Module schlicht in Stunden, die ohnehin schon versorgt sind.

Solar plus Speicher: Die Weltkarte zeigt die Bedeutung weltweit. — Die interaktive Grafik zeigt einen Ausschnitt aus dem Ember-Atlas (Quelle: Ember)

Den Unterschied machen die Batterien. Sie verschieben den Mittagsüberschuss in Abend und Nacht, und damit wandert der Maßstab von der Jahresenergie auf die einzelnen Stunden des Tages. In Regionen, in denen mehr als 90 Prozent der Menschheit leben, reicht Solar plus Speicher für 80 Prozent Verfügbarkeit. In den sonnigsten Gegenden sind über 95 Prozent möglich, ganz ohne weitere Reserve.

Dahinter steckt ein physikalischer Glücksfall. Die Schwankung von Solarstrom ist über weite Teile der Welt vor allem täglich, nicht saisonal. Deshalb genügt Kurzzeitspeicherung: Ein paar Stunden Batterie fangen den Tagesüberschuss und tragen ihn über die Nacht. Zwischen den Wendekreisen erreichen Solar und Batterie so 95 bis 99 Prozent Betriebszeit, ohne dass es kompliziert würde.

Am billigsten, wo der Strom am schwächsten ist

Aus der Physik wird Ökonomie, sobald man die heutigen Solar- und Batteriekosten von IEA und BloombergNEF einsetzt. Für rund 80 Prozent der Weltbevölkerung kostet eine 80-Prozent-Versorgung aus Solar plus Speicher weniger als 100 Dollar je Megawattstunde, für die Hälfte unter 80 Dollar. Das ist bereits wettbewerbsfähig mit dem weltweiten Durchschnitt fossiler Erzeugung, der ungefähr bei 100 Dollar liegt.

Der eigentliche Hebel liegt dort, wo das Netz heute am schlechtesten ist. Rund 760 Millionen Menschen haben gar keinen Strom, weitere zwei Milliarden ein unzuverlässiges Netz. Bei der Hälfte dieser zwei Milliarden fällt die Versorgung mehr als 40 Prozent der Zeit aus. Ihr Vergleichsmaßstab ist dieses löchrige Netz von heute, und daran gemessen ist schon eine Verfügbarkeit von 80 bis 90 Prozent ein klarer Fortschritt.

Genau in diesen Regionen ist Solar plus Speicher schon jetzt am günstigsten, und der Markt zieht an. In Indien, Pakistan oder Kenia wächst der Zubau spürbar. Der Wandel beginnt dort, wo das alte System versagt.

Zum Preisvorteil kommt die Nähe. Solar und Batterie erzeugen, speichern und liefern den Strom dort, wo er gebraucht wird, ohne dass erst über weite Strecken zentrale Infrastruktur entstehen muss. 89 Prozent der Menschen ohne Stromzugang leben in Regionen, in denen die 80-Prozent-Versorgung unter 80 Dollar je Megawattstunde kostet. Wo früher jahrelang auf den Netzausbau gewartet wurde, lässt sich heute dezentral beginnen.

Warum Grundlast als Argument zerfällt

Kein Kraftwerk läuft rund um die Uhr. Kernkraftwerke gehören zu den verlässlichsten Anlagen und kommen global trotzdem nur auf 80 bis 85 Prozent Auslastung; Gasturbinen im Spitzenlastbetrieb liegen eher bei 30 bis 40 Prozent. Solar plus Speicher muss sich also am realen Betrieb konventioneller Kraftwerke messen lassen, und der liegt deutlich unter hundert Prozent.

Teuer wird nur das letzte Stück. Von 95 auf 99 Prozent Verfügbarkeit kostet etwa 15 Dollar je Megawattstunde mehr, der Sprung von 99 auf 100 Prozent noch einmal das Drei- bis Vierfache. Diese letzten Prozent muss aber nicht das System aus Solar und Speicher allein tragen. Eine kleine Reserve aus Gasturbine, Netzkupplung oder flexibler Nachfrage, die nur selten anspringt, schließt die Lücke, ohne die Kosten in die Höhe zu treiben.

Was bleibt, ist ein Systemdesign-Problem

Die ehrliche Grenze des Modells liegt im Norden. In hohen Breiten mit schwachem Winter, Großbritannien ist das Beispiel, kostet sehr hohe Verfügbarkeit aus Solar und Speicher spürbar mehr, weil die Schwankung dann saisonal wird und Kurzzeitspeicher nicht mehr reicht. Für Deutschland heißt das, dass die kalte Dunkelflaute der Punkt bleibt, an dem es schwierig wird.

Damit verschiebt sich die Aufgabe von der Erzeugung zur Auslegung. Wenn in Deutschland über neue Gaskraftwerke geredet wird, sollte das Wort dafür Reserve heißen, nicht Fundament.

Daraus folgt eine industriepolitische Konsequenz, auf die Bond seit Jahren hinweist. Ein heute geplantes Kohle- oder Gaskraftwerk soll Jahrzehnte laufen. Im selben Zeitraum rutscht Solar plus Speicher weiter die Lernkurve hinab. Geplant wird gegen die Speicherkosten von heute, doch die eigentliche Konkurrenz ist eine Alternative, die über die kommenden Jahrzehnte immer billiger wird.

Bis 2030, so die Rechnung der Denkfabrik Ember, bekommen mehr als drei Viertel der Menschheit 80 Prozent Verfügbarkeit für unter 80 Dollar je Megawattstunde. Was heute in vielen Weltregionen schon konkurrenzfähig ist, verschiebt sich damit von einer Option zur Voreinstellung.

Die alte Frage, ob die Sonne die Welt mit Energie versorgen kann, ist beantwortet. Es geht nur noch um das Tempo, mit dem die Systeme gebaut werden. Bond und sein Team fassen es in einem Satz zusammen: „Was heute schon wettbewerbsfähig ist, wird in den 30er Jahren zur unwiderstehlichen Option.“

Der beindruckende Solar-plus-Batterie-Atlas von Ember ist hier zu finden.