Solarstrom für den Rest der Welt: Netzunabhängige Photovoltaik für Millionen Menschen

Vor zehn Jahren waren die meisten Solarstromanlagen, die weltweit installiert wurden, nicht mit dem Stromnetz verbunden. Inzwischen dominieren die netzgekoppelten Photovoltaik-Anlagen den Weltmarkt, doch noch immer gibt es viele Regionen ohne Netzzugang, in denen netzunabhängige Solarstromanlagen den Elektrizitätsbedarf decken können. In den kommenden Jahrzehnten könnte deshalb die netzunabhängige Photovoltaik wieder deutliche Marktanteile gewinnen und vor allem in Schwellen- und Entwicklungsländern bedeutende neue Märkte schaffen.Netzunabhängige Photovoltaik in den Industrienationen
Die Photovoltaik wurde in den technisch führenden industrialisierten Ländern entwickelt, und deshalb überrascht es nicht, dass die ersten netzunabhängigen Systeme dort zum Einsatz kamen. Zum Beispiel in den USA mit ihrem vom Individualismus geprägten Lebensstil, in denen die Verbraucher von Stromversorgern und dem Netz unabhängig sein wollten. Doch wichtiger als diese persönliche Einstellung waren meist praktische Gesichtspunkte.
In Kalifornien beispielsweise zählten die Betreiber illegaler Marihuana-Plantagen zu den Pionieren der netzunabhängigen Photovoltaik. Sie benötigten einerseits Licht zur Aufzucht der verbotenen Pflanzen und mussten andererseits ihr kriminelles Geschäft betreiben, ohne aufzufallen. In abgelegenen Gegenden Nordkaliforniens blühte deshalb das Geschäft mit dem Marihuana-Anbau – und die unabhängige Solarstromproduktion vermied auffällig hohe Stromrechnungen, welche die Aufmerksamkeit der Gesetzeshüter hätte wecken können.
Die Beliebtheit von Solarstrom-Inselanlagen in der Subkultur lieferte wichtige Erfahrungen für die ersten Photovoltaik-Installateure, die später eine boomende Industrie aufbauten. Ab 2002 wurde der größte Teil der PV-Anlagen in den USA mit dem Netz verbunden. An Orten mit Netzzugang waren die hohen Kosten für Batterien ein entscheidendes Kriterium gegen den Einsatz von Off-Grid-Systemen.
In den vergangenen vier Jahrzehnten hat sich die Off-Grid-Photovoltaik zu einer bewährten Technologie für abgelegene Regionen der Industrienationen entwickelt, als Lösung für Orte, an denen Strom bislang nur mit einem Generator und fossilen Brennstoffen erzeugt werden konnte. Doch mit den sinkenden Systempreisen und der staatlichen Förderung für die Solarstrom-Netzeinspeisung  hat sich die Mehrzahl der Anlagenbetreiber zum Netzanschluss entschieden, und die netzgekoppelte Photovoltaik beherrscht nun den Markt.
In einigen der hoch entwickelten Staaten mit geographischen Bedingungen, welche den Netzausbau in ländlichen Gebieten beschränken, ist die netzunabhängige Photovoltaik noch immer von großer Bedeutung. In Australien, Israel, Norwegen, Schweden und in der Türkei war die installierte Off-Grid-Leistung 2008 höher als die netzgekoppelte Photovoltaik-Kapazität.
Milliarden Menschen ohne Zugang zum Stromnetz – ein riesiger Markt
Die meisten potenziellen Nutzer von Solarstrom-Inselanlagen (Solar Home Systems) leben jedoch in den Entwicklungsländern, einem gigantischen Markt der Zukunft. Denn 1,5 Milliarden Menschen, das sind 22 % der Weltbevölkerung, haben keinen Zugang zum Stromnetz. Sie leben überwiegend in ländlichen Gebieten in Südasien, im südlichen Afrika, Südamerika, Zentralasien und Mittelamerika sowie in den Städten der unterentwickelten Länder. Viele dieser Regionen verfügen über ein gutes bis sehr gutes Solar-Potenzial, meist mehr als in vielen Industrienationen.
Trotz der Landflucht bleiben diese neuen Solarstrom-Märkte recht stabil, denn der weltweite Zugang zu den Stromnetzen hat sich in den letzten Jahrzehnten nicht wesentlich verbessert. Die Weltbank hat festgestellt, dass die Zahl der Menschen mit Zugang zum Stromnetz in den kommenden Jahren sogar steigen wird, wenn die netzferne Elektrifizierung und der Ausbau der Netze nicht politisch wirksam unterstützt wird.Darüber hinaus belegen Studien in Äthiopien, Südafrika und weiteren Regionen den wachsenden Strombedarf der Bevölkerung – und netzunabhängige Photovoltaik ist oft kostengünstiger als der Ausbau des Stromnetzes. Dennoch gibt es zahlreiche Hindernisse für die Entwicklung des netzunabhängigen Solarstrommarktes in den Schwellen- und Entwicklungsländern.Milliarden Menschen ohne Strom
Südasien mit seiner hohen Bevölkerungsdichte weist gleichzeitig die größte Zahl von Menschen aus, die keinen Zugang zum Stromnetz haben. Der größte Ländermarkt ist Indien, wo rund 400 Millionen Menschen oder 48 % der ländlichen Bevölkerung ohne Elektrizität auskommen müssen. Und der größte Teil Indiens verfügt über hohe Sonneneinstrahlung an vielen Sonnentagen. Im bevölkerungsreichen  Indonesien hatten 2001 noch 108 Millionen Menschen keinen Netzzugang, das waren rund 48 % der Bevölkerung.
Auch in Afrika leben unzählige Menschen ohne Strom. Die Allianz zur ländlichen Elektrifizierung schätzt, dass mehr als 80 % der ländlichen Bevölkerung Afrikas keinen Netzzugang hat und 550 Millionen Afrikaner ohne elektrisches Licht leben müssen. Die gesamte Kapazität zur Stromproduktion in Afrika liegt bei etwa 137 Gigawatt (GW), das ist weniger als z.B. in Deutschland. Auch im relativ hoch entwickelten Südafrika sind 22 Millionen Menschen bzw. 45 % der Einwohner ohne Strom.
Äthiopien ist ein besonders herausragendes Beispiel: 84 % der Einwohner leben auf dem Land, und 99 % davon bzw. 66 Millionen Menschen ohne Strom – und das, obwohl Äthiopien wie fast ganz Afrika eine hervorragendes Solar-Potenzial hat.
In Brasilien haben 23 Millionen Einwohner keinen Netzzugang, vor allem die Menschen im Amazonasgebiet, das 45 % der Landesfläche ausmacht, in dem aber nur drei Prozent der Bevölkerung leben.Warum fehlt der Netzzugang?
In den Industrienationen, in denen Strom selbstverständlich ist, wird leicht vergessen, wie teuer die Infrastruktur eines Stromnetzes ist. In den Entwicklungsländern sehen Unternehmen hingegen oft keine angemessenen Gewinnchancen, und die dortigen Regierungen haben entweder kein Interesse am Netzausbau oder sind aus wirtschaftlichen bzw. technischen Gründen nicht dazu in der Lage. Die Weltbank geht davon aus, dass der Netzausbau in den Entwicklungsländern im Jahr 2000 pro Kilometer zwischen 8.000 und 10.000 US-Dollar gekostet hat.
Viele der nicht versorgten Gemeinden sind weit vom Netz entfernt und liegen in unwegsamem Gelände. Das erhöht die die Ausbaukosten auf bis zu 22.000 US-Dollar pro Kilometer. In Indonesien mit seinen kleinen und größeren Inseln muss ein separates Netz für jede Insel errichtet werden.
Perspektiven der netzunabhängigen Photovoltaik in Entwicklungsländern
Die Vorteile der ländlichen Elektrifizierung und deren politische Wirkung liegen auf der Hand. Elektrisches Licht ist oft das wichtigste Bedürfnis, gefolgt von Radio und Fernsehen. Später folgen Geräte wie Waschmaschinen und Kühlschränke. Ventilatoren und Klimaanlagen sind weitere potenzielle Anwendungen, doch der hohe Strombedarf macht die elektrische Klimatisierung viel zu teuer für die Dritte Welt.Der Zugang zur Elektrizität schafft Einkommensmöglichkeiten, auch in der Landwirtschaft. Die ländliche Elektrifizierung in Indien konzentrierte sich z.B. im Wesentlichen auf die Bewässerung, was die Nation vom Importeur zum Exporteur von Lebensmitteln machte. Weitere Erwerbsquellen sind die Fischerei, die Lebensmittelverarbeitung und das Kleingewerbe, wie z.B. die Metallbearbeitung.
Strom ist wichtig für Schulen, Krankenhäuser und zahlreiche weitere Entwicklungshilfeprojekte. Dabei sollte die Bedeutung der Beleuchtung nicht unterschätzt werden, denn das Lernen in den Abendstunden kann das Familieneinkommen laut Studien deutlich steigern. Zum Beispiel in Bangladesch. Dort wuchsen die Einkünfte nach der Elektrifizierung um bis zu 30 %, überwiegend aufgrund der besseren AusbildungDie Technik der netzunabhängigen Solarstromproduktion
Zwischen 500.000 und einer Million Menschen in den Entwicklungsländern nutzen gegenwärtig netzunabhängige PV-Systeme. Ein typisches Solar Home System mit einer Leistung von 30 – 100 Watt besteht aus einem Solarmodul und einer Batterie, welche bescheidene Ansprüche erfüllen kann, z.B. Licht, Radio und Ventilatoren.  Diese Anlagen sind am weitesten verbreitet.Auf dem Markt sind zahlreiche Produkte erhältlich, die mit Gleichstrom arbeiten. Unternehmen wie zum Beispiel Reliance Solar, Tochter des Energieversorgers Reliance Industries, Limited (Mumbai, India), bieten Lösungen für die Beleuchtung, für Ventilatoren und Trinkwasseraufbereitung bis hin zu Solar-Straßenlampen im Leistungsbereich von 3,3 bis 250 Watt an. Batterien sind eine zentrale Komponente solcher Anlagen.
Der Bau kleiner Stromnetze (micro-grids), die Häuser und Geschäfte verbinden, ist eine weitere Lösung für abgelegene Dörfer. Die Mini-Stromnetze können im Prinzip mit allen Technologien betrieben werden, doch in kleineren Gemeinden setzen sich immer mehr PV-Generatoren und PV-Diesel-Kombinationen durch. Meist sind die Anlagen größer als Solar Home Systems und können in Verbindung mit einem Dieselgenerator auf Batterien verzichten. 2008 gab es 150 dieser kleinen Stromnetze, die entweder von Windrädern, PV oder Dieselgeneratoren gespeist wurden, 80 davon wurden in China betrieben.
Kleine solarthermische Generatoren sind ebenfalls eine viel versprechende Technologie. Diese Anlagen sind wesentlich kleiner als die üblichen solarthermischen Kraftwerke, mit denen Strom erzeugt wird, indem konzentriertes Sonnenlicht (Concentrated Solar Power; CSP) eine Flüssigkeit erhitzt und mit Dampf eine konventionelle Turbine angetrieben wird. So genannte MicroCSP nutzen Wasser, um sowohl Strom als auch Prozesswärme zu erzeugen. Das Unternehmen Sopogy stellt solche MicroCSP-Systeme her. Die Hilfsorganisation STG International hat einige solche Anlagen im afrikanischen Lesotho installiert.Netzunabhängige Photovoltaik als wirtschaftliche Alternative
Zur Elektrifizierung abgelegener Regionen in Entwicklungsländern bieten sich Dieselgeneratoren und der Netzausbau als Lösung an. An vielen Orten kann jedoch die netzunabhängige Photovoltaik kostengünstiger sein als die beiden konkurrierenden Optionen. Allerdings hängt die Wirtschaftlichkeit stark vom Standort und weiteren Faktoren ab, z.B. vom Dieselpreis und Systemtyp. Solar Home Systems in Äthiopien können nach Berechnungen von Experten zum Beispiel wirtschaftlich interessanter sein als netzgekoppelte Anlagen in weiter entwickelten Ländern, weil die zahlreichen Kleinanlagen mehr Gewinn abwerfen können als nur wenige große Systeme.
Obwohl die PV-Preise sinken, sind die Solar-Installationskosten noch höher als bei Dieselgeneratoren, deren wichtigster Kostenfaktor der Dieselpreis ist. Aus diesem Grund sind Informationen zur Finanzierung und Kostenersparnis für PV-Käufer in den Entwicklungsländern von zentraler Bedeutung.
Photovoltaik kann langfristig nicht nur billiger sein als Dieselgeneratoren, sie bringt auch finanzielle Vorteile für Familien auf dem Land, die damit Kosten für fossile Brennstoffe und Einwegbatterien (z.B. für das Radio) einsparen können. Solche Ausgaben belaufen sich normalerweise auf rund fünf bis zehn US-Dollar pro Monat und verschlingen einen beträchtlichen Teil des Familieneinkommens. Außerdem ist die Beschaffung von Diesel oder Batterien, die auch nicht immer verfügbar sind, mit langen Wegen verbunden.
Zusätzliche Vorteile der Photovoltaik können in den Entwicklungsländern nicht direkt finanziell bewertet werden: Sie sind emissionsfrei, und das Brandrisiko bei Kerosinlampen wird vermieden.Barrieren für die Nutzung netzunabhängiger Photovoltaik
Bei der Entwicklung erfolgreicher netzunabhängiger Photovoltaikanlagen müssen zahlreiche Hindernisse überwunden werden. Die erste in den Köpfen der PV-Hersteller und Systemintegratoren, von denen die meisten in den wohlhabenderen Ländern der Industrienationen der Welt sitzen und daran gewöhnt sind, ihre Produkte an reichere Kunden zu verkaufen. Ebenso sind potenzielle Kunden in Schwellen- und Entwicklungsländern oft nicht mit Photovoltaik und deren Vorteilen vertraut. Wenn netzunabhängige Photovoltaik ein erfolgreiches Geschäft in diesen Ländern werden soll, müssen Hersteller, Systemintegratoren und Verkäufer die einzigartigen Chancen und Vorteile dieses Marktes verstehen.
Da viele Menschen in den Schwellen- und Entwicklungsländern dringend verlässliche, sichere und kostengünstige Energie wollen, eröffnen sich große Chancen. Doch das größte Hindernis für diese potenziellen Käufer  ist die mangelnde Verfügbarkeit der Systeme.
Auch die Finanzierung kann eine bedeutende Barriere darstellen. Forscher der Internationalen Energieagentur schlagen deshalb vor, die Finanzierung auf die gesamte Lebensdauer der Anlagen zu verteilen. Doch andere Wissenschaftler halten das oft für überzogen. In Bangladesch, einem Land, in dem kleine PV-Anlagen zur Erfolgsgeschichte wurden, zahlen die Käufer bar, auch wenn sie die Anlagen finanzieren könnten.
Die Verfügbarkeit von Gleichstrom-Geräten muss ebenfalls betrachtet werden, da viele Solar Home Systems keinen Wechselrichter enthalten, um die Systemkosten niedrig zu halten. Mit Gleichstrom betriebene Haushaltsgeräte sind aber nicht immer erhältlich. Für den Erfolg der netzunabhängigen Photovoltaik ist ein Kundendienst erforderlich, speziell für die Wartung und Reparaturen. Das niedrige Ausbildungsniveau in vielen Regionen der Entwicklungsländer spielt ebenfalls eine Rolle. So könnte es vorkommen, das eine nicht funktionierende Anlage außer Betrieb bleibt, weil der Eigentümer das Handbuch nicht lesen kann.
Auch an Orten, an denen schon Solarstromanlagen installiert sind, müssen die Verbraucher informiert werden, denn oft wird Solarstrom im Vergleich zum Strom aus dem Netz zweitklassig oder gar nicht reell bewertet. In anderen Gegenden, in denen die Politik viele ländliche PV-Inselanlagen unterstützt hat, werden sie zuweilen als Geschenk der Regierung betrachtet. Doch selbst dann helfen die Anlagen Verdienstmöglichkeiten zu schaffen, oder sie dienen als Backup-System nach einer erfolgten Netzanbindung, und last but not least regen sie Investitionen in größere Anlagen an, was die gesellschaftliche Akzeptanz der Photovoltaik belegt.
Politik und netzunabhängige Photovoltaik
Vor allem die Politik einzelner Länder spielte eine entscheidende Rolle bei der Schaffung des Weltmarktes für netzgekoppelte Photovoltaik in den Industriestaaten. Für die netzunabhängige Photovoltaik haben die einzelnen Staaten der Dritten Welt eine entsprechend wichtige Bedeutung.
Die Politik zur ländlichen Elektrifizierung setzt normalerweise auf eine Mischung aus Netzausbau und netzunabhängige Stromproduktion – mit unterschiedlichem Erfolg. China hat die ländliche Elektrifizierung in den letzen sechzig Jahren engagiert betrieben und in den vergangenen Jahren bis zu 99% der ländlichen Gebiete versorgt, zum Teil mit netzunabhängigen Lösungen, meist kleinen Wasserkraftwerken. Für das letzte Prozent setzt China auf Off-Grid-Lösungen. Zwischen 1999 und 2003 hat die Regierung 1,3 Millionen Menschen mit Strom aus dezentralen Kraftwerken versorgt, einschließlich der netzunabhängigen Photovoltaik.
Andere Staaten waren hinsichtlich der Geschwindigkeit der  Elektrifizierung noch ehrgeiziger. Länder wie Brasilien und Indien hingegen haben ihre ehrgeizigen Ziele nicht erreicht.
Indien setzte hauptsächlich auf den Netzausbau, doch mit der Jawaharlal Nehru National Solar Mission werden nun auch 2 GW netzunabhängige Solar-Kapazität angestrebt, einschließlich 20 Millionen solarer Beleuchtungsanlagen für ländliche Regionen. In Brasilien sind nur Off-Grid-Systeme in der Lage, das Amazonas-Gebiet zu versorgen, doch Ende 2006 waren im Rahmen des Programms Luz para Todos (Licht für alle) nur 3.100 Solar Home Systems installiert, obwohl damit 17.000 Ort versorgt werden sollten, was 130.000 Anlagen erfordert.
Indonesien zählt zu den Pionieren der netzunabhängigen Photovolatik, was angesichts der geographischen Bedingungen des Netzausbaus nicht überrascht. Zwischen 1988 und 1993 wurden in West Java als Pilotprojekte 600 Anlagen installiert, zwischen 1992 und 1997 sorgte die Regierung für 30.000 Anlagen. 1997 startete die indonesische Regierung das 50-Megawatt bzw. eine Million-Dächer-Programm, unterstützt von internationalen Unternehmen und Institutionen. Doch mit Blick auf den potenziellen Markt von geschätzten 900 MW scheint das noch recht bescheiden.
Kenia und Bangladesch waren ebenfalls erfolgreich. Mehr als fünf Prozent der Haushalte in Kenia nutzen Photovoltaik, um einen Teil ihres Energiebedarfs zu decken. In Bangladesch sorgte ein Kleinstkredit-Programm für rund 700 Technikzentren, die PV-Systeme verkaufen, installieren und warten.Fazit: Jetzt Erfahrungen umsetzen und Märkte erschließen
In den Industrienationen ist die netzunabhängige Photovoltaik eher ein Nischenmarkt, doch in den ländlichen Regionen der Entwicklungsländer kann ein riesiges Volumen erschlossen werden. Mit der richtigen Politik, angemessenen Geschäftsmodellen und passender Technik können solche Regionen sich zu guten PV-Märkten entwickeln. Die wirtschaftlichen Vorteile der Solarenergie für die ländliche Bevölkerung in Entwicklungsländern können zudem zu größeren Investitionen anstoßen. In China hat das dafür gesorgt, dass größere Energieverbraucher wie Fernsehgeräte, Waschmaschinen und Kühlschränke betrieben werden, von denen die Entwicklungsländer so weit entfernt sind wie China in den letzten Jahrzehnten.
Doch bevor dies geschehen kann, müssen Hindernisse überwunden werden, sowohl von den Regierungen als auch den Unternehmen, die ins Geschäft kommen wollen. Die Aufklärung der Verbraucher ist wichtig, vor allem angesichts sprachlicher Barrieren und des Analphabetismus. Gleichzeitig müssen auch Regierung und Verwaltung von den Vorzügen der Photovoltaik überzeugt werden, damit Förderprogramme eingeführt werden, welche Solar Home Systems nicht als Hilfsgüter bewerten, sondern als Mittel zur Markterschließung nutzen, mit starker Beteiligung der Menschen vor Ort und entsprechender Wertschätzung. 2008 hatte die Allianz zur ländlichen Elektrifizierung eine modifizierte Version eines Einspeisetarifs für Entwicklungsländer vorgeschlagen. Solche Finanzierungsmodelle versuchen, die erfolgreichen Lösungen der Industrienationen aufzugreifen und gleichzeitig den Bedingungen in den Entwicklungsländern gerecht zu werden.
Die netzunabhängige Photovoltaik hat einen weiten Weg hinter sich, von den kalifornischen Marihuana-Farmern bis nach Kenia, Indien, China und Indonesien oder an den Amazonas. Jetzt ist sie an einem Punkt angelangt, an dem Erfahrungen aus Jahrzehnten umgesetzt werden können. Der Rest der Welt wartet.