Studie über die Zukunft der Solarenergie

Energie
future energy

Die Solar Futures Study untersucht die Rolle der Solarenergie beim Übergang zu einem kohlenstofffreien Stromnetz. Die vom U.S. Department of Energy Solar Energy Technologies Office (SETO) und dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) erstellte und am 8. September 2021 veröffentlichte Studie kommt zu dem Schluss, dass die Solarenergie bei aggressiven Kostensenkungen, unterstützenden politischen Maßnahmen und einer groß angelegten Elektrifizierung bis 2035 bis zu 40 % und bis 2050 bis zu 45 % der Stromversorgung des Landes ausmachen könnte.

Um diese Werte zu erreichen, muss der Ausbau der Solarenergie bis 2025 jährlich um durchschnittlich 30 Gigawatt Wechselstrom (GWac) zunehmen und zwischen 2025 und 2030 auf 60 GW pro Jahr ansteigen – das Vierfache der derzeitigen Ausbaurate -, so dass bis 2035 insgesamt 1.000 GWac an Solarkapazität zur Verfügung stehen. Bis 2050 müsste die Solarkapazität 1.600 GWac erreichen, um ein kohlenstofffreies Netz mit einer verstärkten Elektrifizierung der Endverbraucher (z. B. Kraftfahrzeuge, Gebäudeheizung und Warmwasserbereitung) zu erreichen. Vorläufige Modellierungen zeigen, dass die Dekarbonisierung des gesamten US-Energiesystems zu einer Solarkapazität von bis zu 3.200 GWac führen könnte, und zwar aufgrund der verstärkten Elektrifizierung von Gebäuden, Transport und Industrie sowie der Produktion sauberer Brennstoffe.

Die Solar Futures Study ist die dritte in einer Reihe von Visionsstudien von SETO und NREL, denen die SunShot Vision Study (2012) und On the Path to SunShot (2016) vorausgingen. Während sich die vorangegangenen Studien auf die Auswirkungen kostengünstiger Solartechnologien auf die Wirtschaft konzentrierten, befasst sich diese Studie mit der Rolle der Solarenergie in einem dekarbonisierten Stromnetz und bietet eine Analyse zukünftiger Solartechnologien, der Arbeitskräfte im Solarbereich und der möglichen Interaktion der Solarenergie mit anderen Technologien wie der Speicherung.

Die wichtigsten Ergebnisse der Solar Futures Study

Erkunden Sie die interaktiven Diagramme zu den Ergebnissen der Studie und die häufig gestellten Fragen unten.

  • Bei anhaltenden technologischen Fortschritten werden die Strompreise bis 2035 nicht steigen. Eine fünfundneunzigprozentige Dekarbonisierung des Stromnetzes wird im Jahr 2035 erreicht, ohne dass die Strompreise steigen, da die Dekarbonisierungs- und Elektrifizierungskosten vollständig durch Einsparungen aufgrund technologischer Verbesserungen und erhöhter Nachfrageflexibilität ausgeglichen werden.
  • Um die Dekarbonisierung zu erreichen, muss der Einsatz sauberer Energien erheblich beschleunigt werden, wodurch bis 2035 zwischen 500.000 und 1,5 Millionen Menschen in der Solarbranche beschäftigt sein werden. Verglichen mit den rund 15 GW an Solarkapazität, die im Jahr 2020 installiert wurden, liegt die jährliche Solarkapazität in den frühen 2020er Jahren bei durchschnittlich 30 GW und wächst von 2025 bis 2030 auf durchschnittlich 60 GW. Auch in den 2030er Jahren und darüber hinaus wird die Solarenergie in ähnlichem Umfang weiter ausgebaut. Auch bei der Windenergie und der Energiespeicherung beschleunigen sich die Ausbauraten.
  • Die Speicherung, der Ausbau der Übertragungskapazitäten und die Flexibilität bei Last und Erzeugung sind der Schlüssel zur Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit und Belastbarkeit des Netzes. Die Speicherkapazität steigt schnell auf über 1.600 GW im Jahr 2050. Solarenergie in kleinem Maßstab, insbesondere in Verbindung mit Speicheranlagen, kann die Ausfallsicherheit erhöhen, indem sie es Gebäuden oder Mikronetzen ermöglicht, kritische Lasten bei Netzausfällen zu versorgen. Darüber hinaus sind Fortschritte bei der Verwaltung dezentraler Energieressourcen wie Solaranlagen auf Dächern und Elektrofahrzeuge erforderlich, um diese Ressourcen effizient in das Netz zu integrieren.
  • Die Ausweitung der Versorgung mit sauberem Strom führt zu einer stärkeren Dekarbonisierung. Die Stromnachfrage steigt von 2020 bis 2035 um etwa 30 %, was auf die Elektrifizierung von brennstoffbasiertem Gebäudebedarf (z. B. Heizung), Fahrzeugen und industriellen Prozessen zurückzuführen ist. Von 2035 bis 2050 steigt die Stromnachfrage um weitere 34 %. Bis 2050 werden alle diese elektrifizierten Sektoren mit kohlenstofffreiem Strom betrieben, und das Elektrifizierungswachstum führt zu einer Emissionsreduktion, die 155 % der Netzemissionen von 2005 entspricht.
  • Die Verfügbarkeit von Land stellt kein Hindernis für den Einsatz von Solarenergie dar. Im Jahr 2050 benötigen bodengestützte Solartechnologien maximal eine Fläche, die 0,5 % der zusammenhängenden Fläche der USA entspricht. Dieser Bedarf könnte auf verschiedene Weise gedeckt werden, unter anderem durch die Nutzung von gestörtem oder kontaminiertem Land, das für andere Zwecke ungeeignet ist.
  • Die Vorteile der Dekarbonisierung überwiegen bei weitem die zusätzlich entstehenden Kosten. Die kumulierten Stromsystemkosten von 2020 bis 2050 sind um 562 Milliarden Dollar (25 %) höher, einschließlich der Kosten für die Versorgung elektrifizierter Lasten, die zuvor durch direkte Verbrennung von Brennstoffen betrieben wurden. Die vermiedenen Klimaschäden und die verbesserte Luftqualität wiegen diese zusätzlichen Kosten jedoch mehr als auf, was zu Nettoeinsparungen von 1,7 Billionen Dollar führt.
  • Die Herausforderungen müssen angegangen werden, damit die Kosten und Vorteile der Solarenergie gerecht verteilt werden. Der Einsatz von Solarenergie kann Arbeitsplätze, Einsparungen bei den Stromrechnungen und eine verbesserte Energieresilienz mit sich bringen. Verschiedene Maßnahmen – finanzielle, kommunale, standortbezogene, politische und regulatorische Maßnahmen sowie Maßnahmen zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit – können die Chancengleichheit bei der Nutzung von Solarenergie auf Dächern verbessern.