Wann wird Solarenergie auf Dächern günstiger sein als das Stromnetz? Hier ist eine Karte

: By Joshua D. Rhodes, Postdoktorand für Energie an der University of Texas in Austin

Denken gehen solar? Die Preise nähern sich die Kosten für den Netzstrom, sondern nur an einigen Stellen - so weit. joncallas / flickr, CC BY-SA

Das National Renewable Energy Laboratory sagte diese Woche, dass Dachsolarpaneele das Potenzial haben, fast zu erzeugen 40 Prozent des Strom in den USA Aber was ist mit den Kosten für Solar?

Viele Menschen fragen sich, wann die Kosten für die Stromerzeugung aus Photovoltaikmodulen (PV) gleich oder niedriger sein werden als beim Bezug von Strom aus dem öffentlichen Netz – ein Punkt, der als „Netzparität“ bezeichnet wird und die Einführung der Solarenergie beschleunigen könnte.

Doch wenn sie diese Frage stellen, vergleichen sie oft Äpfel mit Birnen und vergessen, dass die Antwort von Ort zu Ort und von Installationsart zu Installationsart unterschiedlich ausfällt.

Beispielsweise kostet Strom aus Solaranlagen im großen Maßstab (typischerweise große Anlagen, deren Paneele langsam ihre Neigung und Ausrichtung ändern, um den ganzen Tag der Sonne zuzuwenden) in der Regel weniger als Strom aus Solarmodulen, die auf dem Haus eines Menschen installiert sind. Auch die Strompreise für Privathaushalte liegen im Durchschnitt bei etwa 12 Cent pro Kilowattstunde in den USA sind viel höher als die Großhandelsstrompreise – der Preis, den die Versorgungsunternehmen an die Stromerzeuger zahlen – die in der Regel weniger als 4 Cent pro Kilowattstunde.

Gleichzeitig gibt es in verschiedenen Bundesstaaten mehr oder weniger Sonne – Solarenergie ist in Florida beispielsweise in der Regel günstiger als in Alaska. All diese Faktoren machen die Frage komplizierter, als man vielleicht erwarten würde.

Wie können wir also die Kosten für Solaranlagen auf Hausdächern mit den Kosten für den Stromeinkauf aus dem örtlichen Stromnetz vergleichen und so herausfinden, wann welche Bundesstaaten den Punkt der Netzparität erreichen?

Solarkosten beziffern

Die durchschnittlichen Stromkosten einer Photovoltaikanlage ergeben sich aus den gesamten Kosten für Kauf, Installation, Finanzierung und Wartung der Anlage geteilt durch die voraussichtliche Gesamtstrommenge, die die Anlage während ihrer Lebensdauer erzeugen wird. Dieser Wert wird als Stromgestehungskosten (LCOE) bezeichnet und in Dollar pro Kilowattstunde ($/kWh) ausgedrückt. Dieselbe Kennzahl lässt sich auch zur Berechnung der Kosten eines Kohle- oder Erdgaskraftwerks verwenden. Planer schätzen diese Kennzahl, da sie die Kosten eines Kraftwerks über viele Jahrzehnte hinweg auf einen einzigen Wert reduziert.

Trotz der Stärken der LCOE als Kennzahl – sie ist leicht verständlich und weit verbreitet – weist sie auch einige Schwächen auf. So werden geografische Unterschiede, saisonale Veränderungen und die Kosten von Umweltauswirkungen, wie beispielsweise die Kosten von CO2-Emissionen, nicht berücksichtigt. Diese Kennzahl ist etwas zu einfach, wenn man variable Wind- und Solargeneratoren mit Kraftwerken vergleicht, die nach Belieben ein- und ausgeschaltet werden können, wie beispielsweise solche, die mit Uran, Kohle und Erdgas betrieben werden.

Die durchschnittlichen Kosten für Solarstrom in den USA betragen heute 12.2 Cent pro kWh, was in etwa dem durchschnittlichen Einzelhandelspreis entspricht.

Wer die Strompreise genau im Auge behält, könnte meinen, sie entsprächen in etwa dem Preis für den eigenen Strom zu Hause. Diese Zahl kann jedoch irreführend sein, da sie den Durchschnittspreis für Solarstrom in den USA darstellt und nicht unbedingt die Kosten für die Stromerzeugung mit Solarmodulen auf unseren Häusern.

Wie lässt sich also feststellen, wie nahe die Netzparität bei privaten Solaranlagen an Ihrem Wohnort liegt? Letztendlich hängt dies von zwei Faktoren ab: Wie viel zahlen Sie für den Strom, den Sie aus dem lokalen Netz beziehen, und wie viel erhalten Sie für den Strom, den Sie selbst mit Photovoltaik erzeugen. Werfen wir einen Blick auf beide Faktoren.

Wie viel Sonne hast du?

Die Energy Information Agency (EIA) hat eine Karte der durchschnittlichen Strompreise nach Postleitzahl, gemittelt auf Kreisebene und vom Autor in der folgenden Karte neu erstellt. Die tiefroten (oder dunkleren) Farben weisen auf höhere durchschnittliche Strompreise für Privathaushalte hin.

Karte der durchschnittlichen Strompreise in den USA EIADie Strompreise variieren landesweit stark. Diese Unterschiede können verschiedene wirtschaftliche, historische oder regulatorische Gründe haben. Auch die Kosten für Solarenergie und die Verfügbarkeit der Solarenergie (d. h. wie oft und wie stark die Sonne scheint) sind in den USA nicht einheitlich. Die folgende Abbildung zeigt die Stromgestehungskosten (LCOE) für Solarenergie für Privathaushalte in allen Landkreisen des Landes.

LCOE für Solaranlagen in Wohngebieten in den USADie Daten zu den Kosten für Solaranlagen für Privathaushalte stammen aus einem laufenden groß angelegten, campusweiten Forschungsprojekt am Energy Institute der University of Texas in Austin. Die wichtigsten Annahmen hinter den Daten sind Gesamtkosten von 3.50 US-Dollar/Watt für die Photovoltaikanlage für eine feste, nach Süden ausgerichtete Anlage mit einer Neigung von 25 Grad. Die Daten zur Solarproduktion basieren auf einer Studie des National Renewable Energy Laboratory aus dem Jahr 2013. Studie.

Diese südliche Ausrichtung und Neigung stellen eine Faustregel dar und sind möglicherweise nicht die optimale Solarplatzierung an jedem Standort.

Das US Department of Energy SunShot Initiative hat sich zum Ziel gesetzt, die Installationskosten für private Photovoltaikanlagen auf 1.50 US-Dollar pro Watt zu senken. Billige Photovoltaikmodule aus China haben die Hardwarekosten so weit gesenkt, dass der Preis einer kompletten Photovoltaikanlage nun von den „weichen Kosten“ – Kundenakquise, Installation, Lieferkette, Genehmigungen usw. – dominiert wird. Dennoch sinken die Gesamtkosten für installierte Anlagen weiter.

Diese Kostensenkungen sind zwar beeindruckend, doch der Hauptfaktor für die Energiekosten ist die Menge der Sonneneinstrahlung, die auf die Solarmodule trifft. Natürlich sind einige Standorte sonniger als andere, sodass eine Solaranlage in Arizona mehr Energie produziert als eine im Bundesstaat Washington, was das System für den Hausbesitzer wirtschaftlicher macht.

Und die Stromkosten variieren landesweit. In einigen Gebieten mit den niedrigsten Stromkosten (z. B. Washington) sind die Solarstromkosten aufgrund der geringen Sonneneinstrahlung besonders hoch. Es wird schwierig sein, dort die Parität der Solarstromkosten zu erreichen.

Andererseits gibt es andere Standorte, wo der Preis für Netzstrom hoch und die Stromgestehungskosten für Solarenergie relativ niedrig sind, darunter New Mexico, Kalifornien und Hawaii. Diese Orte sind die besten Standorte, um bei Solarenergie schneller die Strompreisparität zu erreichen.

Bewegliches Ziel

Um dies zu veranschaulichen, verwenden wir dieselben Informationen, die der Solarkostenkarte zugrunde liegen, und reduzieren die Gesamtkosten der installierten Solaranlagen in Schritten von 0.50 $/Watt – von 3.50 $/Watt auf 1.50 $/Watt (das SunShot-Ziel). Anschließend können wir den Strompreis von den Stromgestehungskosten (LCOE) für Solaranlagen in jedem Landkreis abziehen. Ist diese Differenz null oder negativ (Strompreis > LCOE), können wir abschätzen, wann in diesem Landkreis die Netzparität für private Photovoltaikanlagen erreicht sein wird.

Unten sehen Sie ein GIF, das die Schätzung des Paritätspunkts bei sinkenden Preisen für installierte Solaranlagen zeigt. Beachten Sie, dass die Gesamtkosten der Installation die staatliche Investitionssteuergutschrift sowie alle lokalen Rabatte und Steueranreize beinhalten.

GIF, das die Standorte zeigt, an denen die Stromgestehungskosten für Solarenergie für Privathaushalte bei verschiedenen Kosten für die Installation einer Solaranlage den lokalen durchschnittlichen Strompreisen entsprechen.Diese Berechnungen und Schätzungen sind mit einigen Vorbehalten verbunden. Erstens geht die obige Berechnung davon aus, dass PV-Besitzer für ihre Stromerzeugung die in ihrer Region üblichen Stromtarife erhalten. Diese Regelung wird üblicherweise als Net Metering bezeichnet.

Die Interaktion zwischen Energieversorgern und Kunden, die Photovoltaikanlagen installiert haben, ist jedoch vielfältig. Manche Anbieter zahlen Hausbesitzern für den überschüssigen Strom, den sie aus ihren Anlagen ins Netz einspeisen, Großhandelsmarktpreise, die in der Regel deutlich unter den Einzelhandelspreisen liegen. Wenn die Anbieter Hausbesitzern den Großhandelspreis statt den Einzelhandelspreis zahlen, ist Solarenergie weniger wirtschaftlich.

Doch das ist noch nicht alles. Hinzu kommen die Kostenvorteile durch die Reduzierung von CO2-Emissionen und anderen Schadstoffen. Andererseits entstehen Kosten für die „Verstärkung“ der Solarenergie bei Nacht oder Bewölkung.

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren lautet die Antwort auf die Frage: „Ist die Installation einer Solaranlage für mich wirtschaftlich sinnvoll?“: Es kommt darauf an. Wie die Karte zeigt, ist neben den Stromkosten vor allem zu beobachten, wie schnell die Gesamtkosten für Solarenergie sinken.

Über den Autor

Rhodos Joshua Joshua D. Rhodes, Postdoktorand im Bereich Energie an der University of Texas in Austin. Seine aktuelle Forschung befasst sich mit Smart-Grid-Anwendungen im Wohnbereich, einschließlich systemweiter Anwendungen zur Energieeffizienz und dezentralen Energieerzeugung. Er interessiert sich außerdem für Politik und die Auswirkungen einer guten Politik auf die Effizienz der lokalen Wirtschaft, insbesondere für Maßnahmen, die Marktkräfte nutzen, um die Effizienz des Wohngebäudebestands zu steigern.