Eine vollständige Abhängigkeit von Solarstrom, ohne andere Energiequellen, Energiespeicherung, Fernübertragung oder andere Möglichkeiten, die Flexibilität im Stromnetz zu regulieren, würden Herausforderungen bezüglich der Intermittenz darstellen¹ (Lovins 2017). Immer mehr geplante Solarprojekte werden jedoch eine Energiespeicherkomponente² enthalten. Sonnen- und Windenergie sowie deren Speicherung können zusammen den Großteil des Stroms auf nationaler Ebene liefern, ohne dass die Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird³.

Wenn in einem lokalen Versorgungsgebiet die Solarkapazität geringer ist, beispielsweise an einem bewölkten Tag, können Wind und andere erneuerbare Energiequellen sowie Batteriespeicher und Fernübertragungen, die Strom aus sonnenreichen Regionen transportieren, die Energieversorgung ergänzen und so ein resilientes Netz gewährleisten⁴ (siehe auch Jacobson 2022). Folglich müssen bei einer größeren Abhängigkeit von Solarenergie keine neuen Erdgasanlagen gebaut werden.⁵ Die Solar Futures Study des Energieministeriums aus dem Jahr 2021 beispielsweise skizziert drei verschiedene Dekarbonisierungsszenarien, die jeweils von einem massiven Anstieg erneuerbarer Energien und einem Rückgang der Erdgasproduktion ausgehen⁶. Im Referenzszenario "business as usual" verringert sich der Anteil von Erdgas, Öl und Wasserdampf von etwa 39 % an der jährlichen Stromerzeugung in den USA im Jahr 2020 auf etwa 31 % im Jahr 2035/2036 und 30 % im Jahr 2049/2050. Im gleichen Szenario steigt der Anteil von Photovoltaik von etwa 3,4 % im Jahr 2020 auf 17,6 % im Jahr 2035/2036 und 27,3 % im Jahr 2049/2050. In den anderen beiden untersuchten Dekarbonisierungsszenarien schrumpfen Erdgas, Öl und Wasserdampf bis 2035/2036 auf etwa 4,7-5,2 % der jährlichen Stromerzeugung und bis 2049/2050 auf 0 %. Der Anteil der Photovoltaik steigt dagegen bis 2035/2036 auf 36,9 % bis 42,2 % und bis 2049/2050 auf 40,1 % bis 44,8 %. In der Studie Net-Zero America von Forschern der Princeton University werden Wege zur Treibhausgasneutralität bis 2050 bewertet. Prognostiziert wird ebenfalls eine erhebliche Verringerung des Verbrauchs und der Erzeugung fossiler Brennstoffe, selbst wenn 500-1.000 GW an festen Erzeugungskapazitäten zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit beibehalten werden. In der Studie wird bei allen bewerteten Netto-Null-Szenarien davon ausgegangen, dass die gesamte Produktion und der Verbrauch von Kraftwerkskohle bis 2030 eingestellt werden, die Ölproduktion bis 2050 um 25 bis 85 % und die Erdgasproduktion bis 2050 um 20 bis 90 % zurückgehen wird.

Kalifornien hat die Erzeugung von Solarenergie bereits gesteigert und gleichzeitig die Nutzung von Erdgas verringert. Im Jahr 2012 trugen Photovoltaik und Solarthermie zusammen nur 0,9 % zur Stromerzeugung in Kalifornien bei, während der Anteil von Erdgas bei etwa 70 % lag⁷. Bis 2022 stieg der Anteil der Solarenergie an der kalifornischen Stromerzeugung auf 19,9 %, während der Erdgas-Anteil auf 47,5 % sank⁸. Bezeichnenderweise liegt die Zuverlässigkeit des kalifornischen Stromnetzes trotz dieses Anstiegs der Abhängigkeit von Solarenergie immer noch nahe am oder über dem nationalen Durchschnitt⁹. Andernorts in den Vereinigten Staaten haben Energieexperten behauptet, dass die weit verbreitete Einführung von Solarstromerzeugung in Texas dazu beitrug, Stromausfälle zu verhindern, als der Stromverbrauch während einer der jüngsten sommerlichen Hitzewellen in die Höhe schoss¹⁰. Und obwohl die Zuverlässigkeit von Solar- und Windenergie nach den großflächigen Stromausfällen in Texas im Winter 2021 infrage gestellt wurde, wurden diese Ausfälle in erster Linie durch das Einfrieren der Erdgasinfrastruktur und nicht durch Ausfälle von Solar- und Windkraftanlagen verursacht, obwohl es auch bei Atom-, Kohle- und Windenergie zu Unterbrechungen in geringerem Umfang kam¹¹ (siehe auch Busby et al. 2021).

Auch die Energiespeicherung wird eine wichtige Rolle bei der Dekarbonisierung spielen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Energieversorgung verbessern. Die Solar Futures Study des DOE prognostiziert, dass für die Dekarbonisierung zusätzliche 60 GW pro Jahr an Speicherleistung benötigt werden6. Glücklicherweise konnte die Forschung auf dem Gebiet der Speichertechnologien in den letzten Jahren bedeutende Durchbrüche erzielen. So haben sich beispielsweise Natrium-Ionen-Batterien als mögliche Alternative zu Lithium-Ionen-Batterien herausgestellt, da Natrium ein viel häufiger vorkommendes und kostengünstigeres Material ist¹². Zur Speicherung von Solarenergie entwickeln Forscher ebenfalls Methoden, die effizienter sind und die im großen Maßstab angewandt werden können¹³.

Andere Forscher haben Energieeffizienzmechanismen und Möglichkeiten zur Regulierung der Flexibilität im Stromnetz hervorgehoben, die Solar- und Windenergie ergänzen und unterstützen können, ohne dass fossile Brennstoffe oder sogar Energiespeicher im großen Maßstab benötigt werden (Lovins 2017). Dazu gehören integrative Gestaltungsmethoden, um den Energiebedarf von Gebäuden und anderen Sektoren deutlich zu senken, Nachfrageflexibilität und Mechanismen zur Nachfragereaktion, um Kunden für einen geringeren Energieverbrauch in Spitzenzeiten zu entschädigen, sowie dezentrale thermische und elektrische Speicher¹⁴ (siehe auch Lovins 2018).

Und schließlich ist Solarenergie zwar intermittierend, aber in mehreren Studien wurde gezeigt, dass die Panels selbst sehr zuverlässig sind – mit bemerkenswert niedrigen Verschlechterungs- und Ausfallraten –, sodass sie nur selten repariert oder ersetzt werden müssen (Jordan et al. 2017, Jordan et al. 2020). Eine Studie des National Renewable Energy Laboratory (NREL) ergab, dass die mittlere Ausfallrate für Panels, die zwischen 2000 und 2015 installiert wurden, bei fünf von 10.000 jährlich lag, was einer Rate von 0,05 % entspricht (Jordan et al. 2017). Forscher haben die Ausfallrate von PV-Wechselrichtern für Privathaushalte als "akzeptabel, ja sogar gut" bezeichnet, da ein Wechselrichter während der Lebensdauer einer PV-Anlage in der Regel nur einmal ausgetauscht werden muss.¹⁵

Footnotes:

[1] Amory Lovins hat acht "Netzflexibilitäts"-Ressourcen identifiziert, die die Massenspeicherung oder die Sicherung durch fossile Brennstoffe ersetzen können: (1) effiziente Nutzung, die Spitzenlasten reduziert; (2) flexible Nachfrage; (3) moderne Prognosen; (4) Diversifizierung variabler erneuerbarer Energien; (5) Integration mit steuerbaren Alternativen und Kraft-Wärme-Kopplung; (6) verteilte oder verwaltete Wärmespeicherung; (7) verteilte elektrische Speicherung; und (8) Wasserstoff.

[2] Joseph Rand et al., Queued Up: Characteristics of Power Plants Seeking Transmission Interconnection as of the End of 2021 at 13 (Berkely Lab 2022)

[3] Eric Larson et al., Net-Zero American: Potential Pathways, Infrastructure, and Impacts: Final Report, Princeton University, 247 (Oct. 29, 2021) at 88 (wobei angemerkt wird, dass "zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit in allen Fällen über alle Jahre hinweg eine feste Erzeugungskapazität von 500 bis 1.000 GW aufrechterhalten wird", verglichen mit 7.400 bis 9.900 GW für Wind- und Solarenergie in Netto-Null-Szenarien für 2050).

[4] Robert Fares, Renewable Energy Intermittency Explained: Challenges, Solutions, and Opportunities, Scientific America (Mar. 11, 2015)

[5] The 2035 Report: Plummeting Solar, Wind, and Battery Costs Can Accelerate our Clean Electricity Future, U. Cal. Berkeley Goldman Sch. Pub. Pol’y, 4 (2020)

[6] U.S. Dep’t. Energy Solar Energy Technologies Office, Solar Futures Study, U.S. Dep’t. Energy Office of Energy Efficiency & Renewable Energy, at vi, 179 (Sep. 2021) at 215

[7] California Energy Comm’n., Electric Generation Capacity and Energy (last visited March 25, 2024).

[8] California Energy Comm’n, 2022 Total System Electric Generation,  (last visited March 25, 2024).

[9] California Public Utilities Comm’n, Electric System Reliability Annual Reports (last visited March 25, 2024). Im Jahr 2020 lag die Häufigkeit anhaltender Stromausfälle bei fünf der sechs Versorgungsunternehmen in Kalifornien, die sich in Investorenbesitz befinden, unter dem nationalen Durchschnitt, wenn man die Tage mit Großveranstaltungen einbezieht; bei vier von sechs lag die Häufigkeit anhaltender Stromausfälle unter dem nationalen Durchschnitt, wenn man die Tage mit Großveranstaltungen ausklammert; bei vier von sechs lag die Dauer der Stromausfälle unter dem nationalen Durchschnitt, wenn man die Tage mit Großveranstaltungen einbezieht; und bei vier von sechs lag die Dauer der Stromausfälle unter dem nationalen Durchschnitt, wenn man die Tage mit Großveranstaltungen ausklammert. "Tage mit Großveranstaltungen" bestehen aus den schlimmsten 0,63 % der Ausfallereignisse.

[10] See E&E News & Benjamin Storrow, Solar Power Bails Out Texas Grid During Major Heat Wave, Scientific American, June 26, 2023

[11] Adriana Usero & Salvador Rizzo, ‘Frozen windmills’ aren’t to blame for Texas’s power failure, Wash. Post, Feb. 18, 2021; Dionne Searcey, No, Wind Farms Aren’t the Main Cause of the Texas Blackouts, N.Y. Times, Feb. 17, 2021 (updated May 3, 2021)

[12] Karyn Hede, Longer Lasting Sodium-Ion Batteries on the Horizon, Pac. Nw. Nat’l. Lab’y. (Jul. 13, 2022)

[13] Robert Armstrong et al., The Future of Energy Storage: An Interdisciplinary MIT Study, Mass. Inst. Tech. (Jun. 3, 2022)

[14] Amory B. Lovins & M. V. Ramana, Three Myths About Renewable Energy and the Grid, Debunked, Yale Env’t 360, Dec. 9, 2021

[15] Emiliano Bellini, Survey shows 34.3% failure rate for residential inverters over 15 years, PV Magazine, Feb. 8, 2023 (discussing Christof Bucher et al., Life Expectancy of PV Inverters and Optimizers in Residential PV Systems, Bern University of Applied Sciences, 2022).

Diese Erklärung basiert auf der Veröffentlichung "Rebutting 33 False Claims About Solar, Wind, and Electric Vehicles" vom Sabin Center for Climate Change Law an der Columbia Law School. Die deutsche Übersetzung wurde im Rahmen des MA-Kurses Projektarbeit "Skeptical Science" unter der Leitung von Simona Füger und Nicole Keller an der Universität Heidelberg von Julia Hellwig, Damianus Pawlak, Isabel Schmitt, Yasmin Speltz, Andrei Sumcov und Ulrike Weber erstellt.