Die Gesamtkosten im Griff Maximierung der Kosteneffizienz in der Herstellung von Solarmodulen

Neben den Betriebskosten der PV-Anlage fließen in die Berechnung der Netzparität auch sämtliche Investitionen ein, die getätigt werden müssen, um eine bestimmte Energiemenge zu produzieren. Dazu gehören beispielsweise Produktions- und Arbeitskosten, Anschaffungskosten für Systemkomponenten, Installations-, Betriebs- sowie Instandhaltungskosten.

Netzparität vor 2017 erreicht
Doch vor der Erlangung der Netzparität stehen noch einige Hürden, wie das Erfordernis einer höheren Lebensdauer und Effizienz von PV-Komponenten wie Zellen, Modulen und Wechselrichtern sowie das Erfordernis zur Reduzierung der Anlagen-Gesamtkosten – allem voran der Produktions-, Material- und Wartungskosten. In der Tat kann eine weltweite Netzparität nur dann ohne staatliche Subventionen und Förderungen gelingen, wenn die Gesamtkosten von PV-Anlagen sinken.
Aufgrund jüngster Entwicklungen in der Branche wurde in der Herstellung von PV-Paneelen inzwischen ein Wendepunkt erreicht, der die Netzparität und damit ein Ziel, an dem die gesamte Solarindustrie arbeitet, in greifbare Nähe rücken lässt. Das US-amerikanische National Renewable Energy Laboratory geht angesichts der momentan rasanten Entwicklungen in der PV-Industrie davon aus, dass die Netzparität noch vor 2017 erreicht wird.
Die Frage ist: Wie lassen sich die Kosten senken? Denn der Weg zur Netzparität kann nur über niedrigere Anlagen-Gesamtkosten führen. Im Wesentlichen sind drei zentrale Bereiche auszumachen, die Hersteller berücksichtigen sollten, wenn sie in der Herstellung von PV-Modulen eine höhere Kosteneffizienz erzielen wollen.


Solarstromanlagen sind günstiger geworden. Bild: BSW-Solar

Modulkomponenten
Die Modul-Anschaffungskosten machen rund 50 – 60% (Solarbuzz.com, November 2010) der Installationsgesamtkosten einer PV-Anlage aus. Das heißt, das PV-Modul und seine Komponenten bilden das Hauptgewicht am Gesamtpreis der installierten Anlage. Der Preis von Solarenergie wird weitgehend von hohen Materialkosten getrieben, die auf den ersten Blick unumgänglich erscheinen. Doch es gibt Möglichkeiten, die Gesamtkosten zu senken und der Netzparität näher zu kommen. Denn obwohl viele Faktoren in die Modul-Gesamtkosten einfließen, können sich selbst kleinste Elemente, wie z. B. die Wahl der Eckverbindungen, auf die Gesamtkosten des Moduls auswirken.
Eine wichtige Neuentwicklung ist, dass bisher gängige, aber wenig effiziente Materialien inzwischen durch „intelligentere“ Materialien ersetzt werden können, die die gewünschten Ergebnisse schneller erzielen. Ein solches „intelligentes“ Material ist die neue schäumbare Rahmendichtung. Sie härtet schneller aus und reduziert den Materialverbrauch, da kein Abfall oder Materialverschnitt anfällt. Das senkt nicht nur die Kosten, sondern steigert im Vergleich zu herkömmlichen Dichtmitteln auch die Fertigungsproduktivität.
Auch die sorgfältige Lieferanten- und Produktauswahl ist entscheidend, wenn Kosten gesenkt werden sollen. So wird sich die Wahl eines Lieferanten, der beständig um innovative Kostensenkungsmaßnahmen ohne Einbußen bei Leistung und Langlebigkeit bestrebt ist, als echter Erfolgsfaktor erweisen.
Eine weitere Möglichkeit, Kosten zu senken besteht darin, die Anzahl der zur Herstellung hochwertiger PV-Module erforderlichen Komponenten zu reduzieren. Ein Beispiel hierfür wäre etwa die Verwendung einteiliger Modulrahmen, die drei von bisher vier erforderlichen Eckverbindern überflüssig machen. Der einteilige Rahmen wird von Robotern um das Modul gebogen. Auf diese Weise wird nur noch ein einziger Eckverbinder an der Stoßstelle benötigt, was die Materialkosten jedes Moduls sinken lässt.


Die „SolarBond“-Rahmendichtung von Saint-Gobain Solar - ein wärmehärtender Klebstoff, der warm aufgetragen wird und sofort haftet - ist nur ein Beispiel eines intelligenten Materials, das schneller aushärtet, den Materialverbrauch mindert, die Kosten senkt. Bild: Saint-Gobain Solar

Herstellungsverfahren
Neben den Modulkomponenten bilden die Herstellungsverfahren einen wichtigen Aspekt, der Möglichkeiten zur Kostensenkung in sich birgt.
Arbeitskosten machen einen erheblichen Teil der Modul-Gesamtkosten aus. Das ist auch einer der Gründe, warum der Trend zur Automatisierung weiter anhält. Denn die Automatisierung erlaubt es Herstellern, ihre Gesamtkosten zu senken und die Produktionsleistung zu steigern. Ganz gleich, wie schnell ein Arbeiter auch ist: Roboter arbeiten noch schneller und meist auch noch präziser. Und: Je höher die Produktionsgeschwindigkeit, desto höher die Produktionsleistung. Beim zuvor genannten einteiligen Rahmensystem beispielsweise können dank Roboterautomation extrem kurze Rahmungszeiten von weniger als 30 Sekunden pro Modul erzielt werden.
Je höher die Produktionsleistung, desto höher die Produktionszahlen und desto geringer die Gesamtkosten. Führt man sich nochmals das Beispiel der schäumbaren Rahmendichtung vor Augen, wird der Unterschied zwischen herkömmlichen und intelligenten Materialien frappant: Herkömmliche Klebstoffe wie Silikon härten langsam aus und müssen ruhen, um ihre volle Haftkraft zu entwickeln. Intelligente Materialien dagegen erzielen die gleichen Ergebnisse wesentlich schneller. Die „SolarBond“-Rahmendichtung von Saint-Gobain Solar – ein wärmehärtender Klebstoff, der warm aufgetragen wird und sofort haftet – ist nur ein Beispiel eines intelligenten Materials, das schneller aushärtet, den Materialverbrauch mindert, die Kosten senkt und die Produktionsleistung steigert. 

Lebensdauer
Zu guter Letzt wirkt sich auch die Maximierung der Lebensdauer von Verbrauchsmitteln auf die Modul-Gesamtkosten aus. Hier lassen sich Kostensenkungen durch Minimierung von Stillstandszeiten in der Produktion und selteneren Nachkauf von Verbrauchsmaterialien erzielen. Ein Beispiel in diesem Zusammenhang sind Silikonmembranen, die zur Beschichtung von PV-Paneelen verwendet werden. Diese Membranen sind bei hohen Temperaturen beständiger gegen das Ausgasen von Ethylenvinylacetat (EVA) und erlauben den Herstellern Einsparungen, die sich in den Gesamtkosten niederschlagen. Denn weil über einen gegebenen Zeitraum weniger Membranen benötigt werden, verringert sich auch der Einkaufs-, Logistik- und Lageraufwand. Zusätzlich fallen für den Wechsel der Membrane weniger Stillstandszeiten an. Normalerweise dauert es zwischen vier und acht Stunden, um eine Membran zu wechseln. Dadurch kommt es zu einem Rückstau im Beschichtungsprozess. Durch Erhöhung der Zyklusanzahl pro Membran lassen sich die Stillstandszeiten der Beschichtungsanlage deutlich reduzieren und folglich auch die Kosten senken.


In der Betrachtung der Gesamtkosten von PV-Anlagen dürfen die Installations- und Instandhaltungskosten nicht außer Acht gelassen werden. Bild: IKZ-ENERGY Archiv

Installation und Instandhaltung
In der Betrachtung der Gesamtkosten von PV-Anlagen dürfen die Installations- und Instandhaltungskosten nicht außer Acht gelassen werden. Denn sie können sich massiv auf die Anlagen-Gesamtkosten auswirken.
Ein Faktor, der sich unmittelbar auf die Arbeits- und Modulinstallationskosten auswirkt, ist das Können und die Erfahrung der Installateure. Deshalb ist es wichtig, die Installation von qualifizierten, fachkundigen und erfahrenen Kräften ausführen zu lassen. So lassen sich die Arbeitskosten gering halten und die Qualität und Sicherheit der Installation gewährleisten.
Aber auch bestimmte Produktdesign- und Herstellungsaspekte können zu niedrigeren Installationskosten beitragen. Je geringer z.B. die Zahl der Einzelteile, desto einfacher ist die Montage und Wartung und desto geringer der Zeitaufwand für Installation und Instandhaltung.
Gerade der Faktor Instandhaltung ist in der Berechnung der Gesamtkosten oft ausschlaggebend. Denn schon ein einziger Wartungseinsatz im Jahr kann die Einnahmen, die eine kleinere PV-Dachanlage generiert, wieder auffressen. Dieses Beispiel zeigt deutlich, warum es hochwertiger Produkte bedarf – denn hohe Qualität erfordert weniger Reparaturen und stellt den Investitionserhalt sicher. Eine weitere Möglichkeit liegt in der Verbesserung der Anlagen-Gesamtleistung durch Maximierung der Zuverlässigkeit der einzelnen Produkte.

In greifbarer Nähe
Solarenergie erweist sich zunehmend als gangbare Lösung, um den Energiehunger der Welt zu stillen und Strom aus einer jederzeit verfügbaren, natürlichen Quelle zu gewinnen. Moderne PV-Module haben den entscheidenden Meilenstein „Netzparität“ inzwischen in greifbare Nähe gerückt.
Die Kosten der Solarenergie sind in den letzten fünf Jahren deutlich gesunken. Dennoch sind weitere Kostensenkungen und speziell Senkungen bei den Gesamtkosten von PV-Anlagen erforderlich, um die Netzparität zu erreichen.
In Zukunft werden noch mehr innovative Werkstoffe und Lösungen entwickelt werden, die es Herstellern erlauben, die Lücke in der Netzparität zu schließen und letztlich die Solarenergie auf eine Stufe mit fossiler Energie zu heben.

Autor: Der Autor Geoffrey King ist Marktmanager Erneuerbare Energien bei der Saint-Gobain Solar, USA, Tel. +1 (518) 642 2200 291, Geoffrey.D.King@saint-gobain.com