Gemeinschaftssolarsysteme, definiert als mittelgroße bis große PV-Anlagen, die mehreren Gebäudeeigentümern und/oder Mietern gemeinsam gehören, sind eine Möglichkeit, die Verbreitung von PV in Städten zu erhöhen. Dieser Blogpost fasst die Ergebnisse unserer aktuelle Publikation in der untersucht wird, ob, in welchem Umfang und unter welchen Bedingungen Bürgersolaranlagen dazu beitragen könnten, die Einführung von Photovoltaik in Städten zu beschleunigen.
Chancen und Herausforderungen für die Solar-PV in städtischen Gebieten
In den Städten lebt die Mehrheit der Weltbevölkerung. Es ist keine Überraschung, dass Städte verbrauchen fast 70% der weltweiten Energie und sind für einen ähnlichen Prozentsatz der CO2 Emissionen. Die Dekarbonisierung der städtischen Energieversorgung ist daher von zentraler Bedeutung für die Energiewende und entscheidend für die Bewältigung des Klimawandels.
Dezentrale PV hat kurze Genehmigungszeitenkönnen physisch näher am Endnutzer installiert werden und profitieren von 'SelbstverzehrSolarstrom, der vor Ort von Haushalten, Unternehmen oder Schulen, die an die Anlage angeschlossen sind, verbraucht wird. Dank des drastischen Rückgangs der Kosten für PV-Anlagen und der großen Differenz zwischen Verkaufs- und Einspeisetarifen ist der selbst verbrauchte Strom häufig billiger als Strom aus dem Netz.
Trotz der Vorteile dezentraler PV-Anlagen sind diese in Städten aufgrund des begrenzten Platzes, der wirtschaftlichen Unattraktivität und des begrenzten Eigenverbrauchs der einzelnen Systeme nach wie vor selten.
Ein wachsender Trend in der Solarbranche, warum der Hype?
Gemeinschaftssolaranlagen könnten dazu beitragen, die Herausforderungen einzelner dezentraler PV-Systeme zu überwinden. Gemeinschaftssolarsysteme sind definiert als als mittelgroße bis große PV-Anlagen, die mehreren Gebäudeeigentümern und/oder Mietern gehören, die physisch an das System angeschlossen sind und die Kosten der Investition durch den Eigenverbrauch des Stroms aus ihrer gemeinsamen PV-Dachanlage decken.
In den letzten zwei Jahrzehnten sind überall auf der Welt Gemeinschaftssolaranlagen in Betrieb genommen worden. Europa, die USAund jenseits von. Die Attraktivität dieser Anlagen besteht darin, dass sie im Vergleich zu einzelnen Aufdachanlagen größere Größenvorteile bieten und durch die Bündelung des Strombedarfs mehrerer Gebäude den Eigenverbrauch erhöhen, was wiederum die ins Netz eingespeiste Strommenge verringert und das Projekt kostengünstiger macht.
Politische Maßnahmen zur Förderung kommunaler PV-Anlagen
Trotz des wachsenden Trends zur Gemeinschaftssolaranlage gibt es weltweit nur eine Handvoll Maßnahmen für Gemeinschaftssolaranlagen. In der Schweiz wurde 2018 eine Richtlinie zur Unterstützung von Gebäudegruppen eingeführt, die gemeinsam in eine Gemeinschafts-PV-Anlage investieren. Diese Politik, bezeichnet als Zusammenschlüsse zum Eigenverbrauch (ZEV)bedeutet, dass die Gebäudegruppe einen einzigen Anschlusspunkt an das Stromnetz hat.
Wie groß sollten Solargemeinschaften sein?
Die ideale Größe für Solargemeinschaften ist umstritten. Einerseits haben kleinere Gemeinschaften den Vorteil, dass die Mitglieder leichter zusammenarbeiten können, um die Gemeinschaft überhaupt erst zu gründen, und dass die Kosten für die Verkabelung und die intelligente Verbrauchsmessung geringer ausfallen. Andererseits ermöglichen größere Systeme Größenvorteile und erzielen oft eine bessere technische Leistung. In der Schweiz hat sich die Politik im Laufe der Zeit dahingehend geändert, dass größere Anlagen gefördert werden, indem Gebäude zur Bildung von PV-Gemeinschaften zugelassen werden, auch wenn sie physische Grundstücksgrenzen (Straßen, Flüsse usw.) überschreiten. Allerdings müssen die Gemeinden in der Schweiz ihr eigenes Verteilungsnetz und ihre eigene Messinfrastruktur aufbauen, größere Systeme werden als unerschwinglich empfunden.
Sollte die Politik größere oder kleinere kommunale PV-Anlagen fördern?
Wir haben es uns zur Aufgabe gemacht, diese Frage in einem aktuelle Publikation. Dazu haben wir ein agentenbasiertes Modell entwickelt und es mit einem städtischen Energiemodell gekoppelt (unter Verwendung von Energieanalyst der Stadt), um den Entscheidungsprozess von fast 5000 Gebäudeeigentümern für die Installation von PV-Anlagen in einem Züricher Stadtviertel zu simulieren. Das Modell berücksichtigte auch wirtschaftliche Parameter, um die Vorteile von Skaleneffekten zu bewerten (Investitionskosten der PV-Anlage, Kosten für die Installation zusätzlicher Verkabelung in Städten und regionale Stromkosten).
Anhand dieses Modells haben wir drei Szenarien entwickelt:
- Einzelperson (IND)die Basislinie, bei der nur einzelne PV-Anlagen erlaubt sind
- Zone Community Solar (ZCS)Solarenergie: nur Gebäude innerhalb desselben Blocks ("Zone", umschlossen von Straßen oder Flüssen) können eine Solargemeinschaft bilden
- Radius Community Solar (RCS)Alle Gebäude im Umkreis von 100 Metern können eine Solargemeinschaft bilden, auch wenn sie Straßen, Flüsse usw. kreuzen.
Straßen und Grundstücksbarrieren schränken die Einführung von Bürgersolaranlagen NICHT ein
Die Ergebnisse in Abbildung 1 zeigen, dass politische Maßnahmen, die es ermöglichen, dass Solaranlagen in Gemeinden Straßen und Grundstücke überqueren können (RCS, rechtes Feld), die Verbreitung von PV-Anlagen insgesamt um bis zu 21% im Vergleich zur Ausgangslage (IND, linkes Feld) verbessern können - Skaleneffekte überwiegen die höheren Kosten für die Verlegung zusätzlicher Kabel. Wenn sich dagegen Solargemeinschaften nur mit benachbarten Gebäuden in ihren vordefinierten Zonen bilden können (ZCS, mittleres Feld), steigt die installierte PV-Gesamtkapazität nur um bescheidene 1% im Vergleich zur Ausgangslage (IND, mittleres Feld).
Abbildung 1: Einsatz der Photovoltaik von 2010 bis 2035 für jedes der drei Szenarien: IND, ZCS RCS. Die Linien zeigen den Median des PV-Einsatzes und die schattierten Bereiche zeigen die 90%-Konfidenzintervalle um den Median.
Warum erhöht die Zulassung größerer Solargemeinschaften die Akzeptanz?
Unsere Studie zeigt, dass es nicht (nur) um die Kosten für die Installation eines eigenen Netzes für die Gemeinschaft geht. Eine freizügigere Politik, die die Bildung von Gemeinschaften mit einer beliebigen Kombination von Gebäuden innerhalb eines 100-Meter-Radius erlaubt, erhöht die Vielfalt der Gebäude, die sich einer Solargemeinschaft anschließen können. Infolge der vielfältigeren Stromnachfrageprofile steigt der Eigenverbrauch, und die Projekte sind wirtschaftlich attraktiver.
Es gibt noch weitere Vorteile. Wir berücksichtigen auch die Anzahl der Gebäudeeigentümer, die von einer Solargemeinschaft erfahren und daran interessiert sein könnten, ihr beizutreten oder sie zu gründen. Größere Gemeinschaften erhöhen daher die Zahl der Gebäudeeigentümer, die eine PV-Installation in Betracht ziehen könnten - die Beobachtung von Nachbarn und Gleichgesinnten, die eine PV-Installation vornehmen, "motiviert" die Gebäudeeigentümer - und erhöht daher die Zahl der installierten PV-Systeme, wenn diese wirtschaftlich rentabel sind.
Die Politik sollte es ermöglichen, dass Solargemeinschaften mit der Zeit wachsen
Unsere Simulationen zeigen auch, wie wichtig es ist, dass Gemeinschaften mit der Zeit wachsen können. Abbildung 2 veranschaulicht, dass es für größere Gemeinschaften mehr Möglichkeiten gibt, im Laufe der Zeit zu wachsen, wie das Szenario "Radius Community Solar" (RCS) zeigt. Abbildung 2 zeigt auch, dass nicht nur eine größere Anzahl von Gebäuden an Solargemeinschaften teilnimmt, sondern auch der Eigenverbrauch des gemeinsamen PV-Systems steigt.
Abbildung 2: Eigenverbrauchsquote für neu gebildete Gemeinschaften (grau) und für erweiterte Gemeinschaften (blau) für die beiden Gemeinschaftssolarszenarien: ZCS und RCS.
Botschaften zum Mitnehmen
Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial von Bürgersolaranlagen zur Beschleunigung der Einführung von Photovoltaik in Städten und unterstreichen die wichtige Rolle der politischen Gestaltung. Zu den Kernaussagen unserer Studie gehören:
- Die Einführung der Photovoltaik in Schweizer Städten kann beschleunigt werden, wenn die Politik große Solaranlagen auf Gemeindeebene zulässt und fördert.
- Die Bildung größerer Energiegemeinschaften trägt dazu bei, die Kosten für den Anschluss an das Verteilungsnetz zu senken
- Flexiblere Maßnahmen, um verschiedene Gebäude zur Bildung von Solargemeinschaften zu ermutigen und die wirtschaftlichen Vorteile eines verbesserten PV-Eigenverbrauchs zu nutzen.
- Die Politik sollte die Bildung neuer Solargemeinschaften erleichtern und es ihnen auch leichter machen, im Laufe der Zeit durch neue Mitglieder zu wachsen.
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Die direkte Nutzung der Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Strom oder Wärme(!) ist die einzige erneuerbare Energieressource mit einem nutzbaren Potenzial, das nicht nur den heutigen Energieverbrauch, sondern auch den künftigen Bedarf einschließlich des erforderlichen Aufholbedarfs der Entwicklungs- und Schwellenländer übersteigt.
In der Schweiz sind genügend Flächen für die Nutzung der Sonnenenergie vorhanden. Dennoch ist deren Menge nicht so redundant, dass wir es uns leisten könnten, einen beträchtlichen Teil ungenutzt zu lassen. Die kurze Antwort auf die Überschrift muss also lauten: Natürlich sollte die Politik Bürgersolaranlagen in Städten fördern! Genauso wie in jedem anderen geeigneten Bereich. Wenn wir vor dem katastrophalen menschengemachten Klimawandel laufen wollen und nicht hinterher, müssen möglichst viele Solaranlagen parallel installiert werden.