Abkurzungsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis
1. Einleitung
2. Rahmenbedingungen der Photovoltaik-Industrie
2.1 Der Weg zur Silizium-Solarzelle
2.2 Die Gewinnung von Solarsilizium
2.3 Der Einfluss des Erneuerbaren-Energien-Gesetzes
3. Gegenwartssituation der Supply-Chain fur die PV-Industrie
3.1 Die Struktur der Supply-Chain
3.1.1 Eine kurze Begriffsdefinition
3.1.2 Die Wertschopfungskette
3.2 Verwendung von Silizium in der PV-Industrie
3.2.1 Funktionsweise und Marktanteile der Silizium-Solarzellen
3.2.2 Einfluss von Forschung und Entwicklung auf den Silizium-Markt
3.3 Gegebenheiten fur den Silizium-Markt
3.3.1 Produzenten und Abnehmer fur Solarsilizium
3.3.2 Kostentreiber und Lieferbedingungen fur Solarsilizium
4. Analyse der Supply-Chain-Strukturen
4.1 Potenziale fur die Beschaffungsseite
4.2 Verhandlungsmacht der Markteilnehmer
4.3 Marktentwicklungen
5. Fazit
Literaturverzeichnis
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung.: 2.1: Veranderung des weltweiten Energiemixes bis 2100.
Abbildung.: 2.3: Weltmarktanteile fur die Photovoltaik im Jahr 2007.
Abbildung 3.1.1: Einflussfaktoren der Verschwendung
Abbildung 3.1.2: Die Wertschopfungskette der Photovoltaik-Industrie
Abbildung.: 3.2.1: Marktanteile der Solarzellenarten
Abbildung.: 3.3.1 Marktanteile Siliziumproduzenten im Jahr 2007
Eine Kerntemperatur von 15 Millionen Grad Celsius, ein Durchmesser von 1,4 Millionen Kilometern und eine Oberflachentemperatur von ca. 5.500 Grad Celsius. Dies sind die Eckdaten, die die Sonne zum groß ten Energielieferanten der Erde werden lassen.
Eine Moglichkeit, dieses Potential zu nutzen, ist die Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie durch den Einsatz von Solarzellen. Obgleich die Branche in der Vergangenheit ein starkes Wachstum durchlief, gab es einen entscheidenden wachstumshemmenden Faktor. Uberwiegend basiert die heute verwendete Solarzellen-Technologie auf dem Halbleitermaterial Silizium. Es dient der Umwandlung der solaren Energie in elektrische Energie. Als Engpass der Branche galt in den letzten Jahren die Rohstoffknappheit von Solarsilizium. Ungeachtet dessen, dass Silizium als zweithaufigstes Element in der Erdkruste nahezu unbegrenzt zur Verfugung steht, konnte die Nachfrage in den letzten Jahren nicht befriedigt werden. Aus diesem Grund steht im Fokus dieser Arbeit eine Analyse der aktuellen Situation der Supply Chain Strukturen in der Photovoltaik-Industrie in Verbindung mit der Beschaffungsseite. In der Literatur wird die Supply Chain unter anderem mit dem Gesamtstrategiekonzept des Supply Chain Managements in Verbindung gebracht. Diese Arbeit wird hingegen die Supply Chain fur die Beschreibung der Wertschopfungskette verwendet. Desweiteren wird die reine Versorgung der PV-Unternehmen mit Silizium als Beschaffung charakterisiert. Diese Abgrenzung ist wichtig um eventuelle Missverstandnisse zu vermeiden.
Um die Zusammenhange der Wertschopfungskette besser verstehen zu konnen, werden anfangs die Rahmenbedingungen der Photovoltaik-Industrie (PV-Industrie) aufgezeigt und die Geschichte der Solarzelle sowie die Gewinnung von Solarsilizium beschrieben. Das Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) wird deshalb behandelt, da es einen groß en Beitrag zur Entwicklung der PV- Industrie insgesamt leistet. Auß erdem wohnt dem EEG eine bedeutende Rolle fur die internationale Branche der Photovoltaik inne und bildet somit einen beeinflussenden Faktor fur die Nachfrage auf dem Silizium-Markt.
Gegenwartig befindet sich die PV-Industrie in einer sich standig wandelnden Situation. Darum ist in Punkt 3 der momentane Stand der industriellen Entwicklung dargestellt. Mit der Wertschopfungskette werden Zusammenhange der Photovoltaik-Industrie deutlich gemacht und einzelne PV-Industrie typische Bezeichnungen naher erlautert. Als nachstes wird dann die Verwendung von Silizium in der PV-Industrie naher beschrieben. Unterschieden werden hier die
Silizium- und Dunnschicht-Solarzellen. Von gleichwertiger Bedeutung ist die Funktionsweise der Siliziumsolarzelle und die Marktanteile der einzelnen Technologies Eine effiziente Produktion unterstutzt durch Forschung und Entwicklung soll zu einem optimierten Materialeinsatz fuhren, was unter anderem die Nachfrage fur Silizium abschwachen kann. Als einen der Hauptpunkte dieser Arbeit wird die Darstellung des Marktes fur Silizium umgesetzt. Hier werden die Strukturen der Supply Chain naher beschrieben indem Produzenten und Abnehmer sowie die Kostenfaktoren und Lieferbedingungen des Rohstoffs charakterisiert werden.
Analysiert wird die gesamte Thematik der Beschaffungsseite letztendlich in Punkt 4. Die bereits in vorherigen Abschnitten genannten Aspekte werden dort naher erlautert. Es werden explizit die Problematiken der Branche aufgegriffen, die sich fur die Beschaffungsseite der Wertschopfungskette ergeben. Topografische Gesichtspunkte, wie das Layout des logistischen Netzwerkes und dessen Kostenpotential werden mit den organisatorischen Gesichtspunkten gleichbedeutend erlautert. Im Vordergrund stehen bei dem organisatorischen Aspekt die Machtverhaltnisse zwischen den Unternehmen innerhalb der Beschaffung. Letzte Marktentwicklungen schließ en den analytischen Teil dieser Arbeit ab und geben einen kurzen Uberblick in Bezug auf die Supply Chain Strukturen wie Kooperationen von Unternehmen. Auß erdem wird der heutige Trend der Supply Chain Veranderungen angesprochen und ein Ausblick fur die nahe Zukunft gegeben.
Die Schnittstellen der Wertschopfungskette sollen anhand von Unternehmensbeispielen wie Wacker und Q-Cells verdeutlicht werden. Diese beiden Unternehmen wurden deshalb ausgewahlt, da es sich bei Wacker 2008 um den zweitgroß ten Silizium-Produzenten weltweit handelte und Q-Cells im Jahr 2008 zum Marktfuhrer der Solarzellen-Produzenten aufgestiegen ist. Beide Unternehmen uben daher eine bestimmende Rolle innerhalb der PV-Industrie aus. Desweiteren bietet der Bezug zu den Unternehmen die Moglichkeit, komplexe Sachverhalte praxisnah und leicht verstandlich aufzuzeigen.
Den Abschluss bildet das Fazit in dem der Autor die Analyse der Supply Chain Strukturen kritisch wiedergeben wird. Auß erdem sollen darin die zentralen Fragen dieser Arbeit beantwortet werden. Ist Silizium fur die Photovoltaik-Industrie ein knappes Gut? Und wenn ja, wie lange noch? Werden sich die gegenwartigen Strukturen der Supply Chain in Bezug auf die Geschaftsbeziehungen beteiligter Unternehmen der Beschaffung andern? Die Analyse der Supply-Chain-Strukturen ist eine komplexe Thematik und daher wird sich diese Arbeit mit ausgewahlten Teilgebieten der Wertschopfungskette beschaftigen und den Fokus auf Bereiche lenken, die eine betriebswirtschaftliche Beurteilung zulassen. Da die Nachfrage nach Silizium von einer Produktionsoptimierung, effizienterer Materialnutzung und technischem Fortschritt abhangt, wird dieser Bereich der Wertschopfungskette in die Gesamtbetrachtung eingebunden.
Die Photovoltaik wird einen zukunftigen Beitrag zur Energieversorgung leisten, da es sich bei den fossilen Energietragern um endliche Rohstoffe handelt, die in Zukunft nicht in ausreichendem MaRe zur Verfugung stehen. Welche Umwelteinflusse fur eine wirtschaftliche Nutzung der Sonnenenergie einen bestimmenden Faktor einnehmen wird im Nachfolgenden behandelt.
Das Bild, welches sich fur die PV-Industrie heute ergibt, setzt sich aus verschiedenen wirtschaftlichen und politischen Gegebenheiten zusammen. Diese Umweltbedingungen beeinflussen die Entwicklung der Photovoltaik und stehen somit im Zusammenhang mit der Beschaffungsseite der solaren Energiewirtschaft. Die Geschichte und das Potential der Solarzelle wird hier aufgegriffen um die mogliche zukunftige Bedeutung der Photovoltaik zu verdeutlichen und die der gesamten Branche. Daruber hinaus wird uber die Vorkommen des Rohstoffes Silizium Auskunft gegeben und wie dieser fur die PV-Industrie aufbereitet werden kann. Das EEG stellt die gesetzlichen Rahmenbedingungen dar und dient den Unternehmen der PV-Industrie als Rechtsgrundlage. Ferner schafft es eine kunstliche Nachfrage und bildet so einen Eckpfeiler fur die Entwicklung der Branche und der Photovoltaik weltweit.
Anfangs und auch heute noch abhangig von fossilen Brennstoffen wurden in der jungeren Vergangenheit Moglichkeiten gesucht, umweltvertragliche und nachhaltige Energietrager fur eine kostengunstige Energiebereitstellung nutzbar zu machen. Die Sonne und die Umwandlung Ihrer Strahlungsenergie in elektrische Energie bietet hierfur eine geeignete Alternative.
Der P]hotoeffekt wurde bereits 1839 von A. E. Becquerel dokumentiert. Bei der Bestrahlung von Metallplatten stellte Becquerel fest, dass eine Spannung entsteht. Eine Erklarung des Effektes gab es zu diesem Zeitpunkt nicht. Erst Einstein konnte 1905 begrunden, warum eine Spannung bei der Bestrahlung des Halbleiters entsteht. Bisher wurde angenommen, dass sich Licht in Wellen ausbreitet, was keine Erklarung fur den Effekt lieferte. Einstein hingegen konnte darlegen, dass Licht sich auch in Teilchen ausbreitet und nannte diese „Licht-Quanten", welche heute als „Photonen" bezeichnet werden. Seit 1920 wird dieser Photoeffekt als „photovoltaischer Effekt" bezeichnet, benannt nach dem italienischen Physiker Alessandro Volta, der Namensgeber fur die elektrische Spannungseinheit „Volt". (Wagner, 2006 S. 2 f) Eduard Rudolph Rhein, ein deutscher Wissenschaftler, errechnete bereits 1940 in seinem Buch „Du und die Elektrizitat", dass bei einer 100 %igen Umwandlung der Energie eine Flache vom Umfang des Bodensees ausreichen wurde, um den Energiebedarf der Welt zu decken. (Rhein, 1940, S. 175 f) Anfangs mit sehr geringen Wirkungsgraden, kleiner als 1 %, bei Metallplatten aus Selen1, existierte kaum ein Interesse an einer Weiterentwicklung der Photozellen um eine spatere Energiegewinnung aus Sonnenenergie mit Solarzellen zu ermoglichen.2 Erst 1954 konnten drei Wissenschaftler der Bell-Laboratories in den USA der Weltoffentlichkeit eine funktionstuchtige Solarzelle prasentieren. Gerald, Pearson, Darryl Chapin und Calvin Fuller hatten ein Jahr zuvor entdeckt, dass der Effekt, der mit Selen erzielt werden konnte, bei einer Verwendung des Halbleitermaterials Silizium sehr viel starker ausgepragt war. Ihre Forschungsarbeit mundete in der Erfindung der ersten Siliziumsolarzelle mit einem Wirkungsgrad von ca.3%. (Falk, 2008, S. 14 f) (Wagner, 2006, S. 2 ff)
Der erste kleine Durchbruch fur Solarzellen ergab sich erst mit der verstarkten Forschung durch die US Raumfahrtbehorde NASA3. Vom „Sputnik-Schock"4 unter Druck gesetzt, wollten die USA nicht hinter die Sowjetunion zuruckfallen und brachten am 17.03.1958 einen Satelliten ins All. Dieser war bereits mit Solarzellen aus Silizium ausgestattet, welche zu einer unabhangigen Energieversorgung des Satelliten beitrugen. Die Batterieversorgung des Satteliten war nach 19 Tagen bereits erschopft. Die Solarzellen hingegen konnten den Sendebetrieb fur die nachsten sieben Jahre aufrechterhalten. Anfangs wurde der Wirtschaftlichkeit der Solarzellen kaum eine Bedeutung zugeordnet, wichtig war vor allem die effiziente Nutzung der Strahlungsenergie. (Wagner, 2006, S. 3 f) Durch dieses Ergebnis mit beeinflusst, wurden die Forschungsbemuhungen jedoch intensiviert und fuhrten letztendlich dazu, das in den letzten 20 Jahren eine industrielle Fertigung entstehen konnte.
Strahlungsenergie zu nutzen und dies moglichst effizient ist das Ziel der PV-Branche. Grunde dafur, wie Schutz der Lebensgrundlage, Endlichkeit der Rohstoffe und die Reduktion von geopolitischem Konfliktpotential konnten hier angefuhrt werden. Doch ist die Motivation der Industrie eher von der Rendite des eingesetzten Kapitals gepragt und so kann der Markt fur solare Energiesysteme uber das Erreichen der Wirtschaftlichkeit eine flachendeckende Energieversorgung aus Sonnenenergie erzielen.
In einer Stunde trifft auf der Erdoberflache soviel Strahlungsenergie auf, wie von der Menschheit in einen ganzen Jahr verbraucht wird. (Weber, 2007, S. 1 ff) Im Jahr 2007 lag der Verbrauch bei ca. 500 EJ/a an Energie. Fur das Jahr 2020 wird angenommen, dass der Energiebedarf auf ca. 600 EJ/a seigt. Hier wird die Groß enordnung deutlich und welches Potential sich in der Nutzung der Solarenergie verbirgt. (Riede, 2008, S. 2) Die Photovoltaik kann, mit ihrer Umwandlung von Sonnenenergie durch Solarzellen in elektrische Energie, einen Beitrag zur zukunftigen Energieversorgung leisten. Dies wird auf der unten eingefugten Grafik veranschaulicht. Andere Erneuerbare Energien wie moderne Biomasse (100 EJ/a), Wind (140 EJ/a)5 oder Wasser (15 EJ/a), die zum jetzigen Zeitpunkt bereits mit den konventionellen Energietrager in marktbeeinflussenden Groß enordnungen konkurrieren, konnen zusammengenommen keine ausreichende zukunftige Energieversorgung sicherstellen. (Weber, 2007, S. 1 ff)
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Abbildung.: 2.1: Veranderung des weltweiten Energiemixes bis 2100
Quelle: (BSW, 2009, S. 1 ff)
Die wirtschaftliche Produktion der PV-Industrie wird somit eine Rolle fur den Erfolg der Solarzellen-Technologie darstellen. Wie in der Einleitung bereits erwahnt, wird ein bedeutender Teil der Solarzellen aus Silizium hergestellt. Die Produktion von Silizium ist somit eine bestimmende Groß e fur die Supply Chain der PV-Industrie. Ob in einem Solarunternehmen produziert werden kann und in welchen Mengen ist auch abhangig von der kontinuierlichen Versorgung mit Rohstoffen. Wie Solarsilizium gewonnen wird, ist nachfolgend dargestellt.
Silizium ist der Hauptrohstoff der Photovoltaik-Industrie. Die Silizium-Solarzellen kamen auf einen Markanteil von ca. 90 % im Jahr 2008. Produktion und Aufbereitung des gefragten Materials sind komplex und konnte in der Vergangenheit der Nachfrage nicht gerecht werden. Somit stellte dieser Rohstoff einen wachstumshemmenden Faktor fur die PV-Industrie dar. Welche Groß en fur die Produktion von Bedeutung sind werden hier aufgezeigt.6 In der Erdkruste ist Silizium (Si) mit einem Anteil von ca. 26,3 %, nach Sauerstoff das zweithaufigste Element. Der Rohstoff ist jedoch meist in gebundener Form, wie z. B. Quarzsand, vorzufinden. Selbst der Mensch hat einen Anteil von ca. 20 mg Silizium in seinem Korper. Die Umwandlung des Quarzsandes (SiO2), der ca. 75 % des oberflachennahen Erdmantels ausmacht, ist ein energieintensiver Prozess. Eine Transformation des Quarzsandes in metallurgisches Silizium, welches als Basis fur das Solarsilizium mit hoheren Reinheitsgraden dient, erfordert ca. 12000 kWh pro Tonne an Energie. Benotigt wird diese Menge an Energie, da der Prozess bei ca. 2000 °C durchgefuhrt wird.7 Insgesamt wurden ca. 1,5 Mio. Tonnen im Jahr 2007 produziert. (Auner, 2004, S. 3) (ISE, 2009, S. 43) (Quaschning, 2008, S. 108) (Weber b, 2008, S. 31 ff) Verschiedene Verfahren ermoglichen eine nachfolgende Umwandlung des metallurgischen Siliziums in Solarsilizium. Dabei kann in drei Arten unterschieden werden: Monokristallines Silizium, multikristallines Silizium und das durch chemische Verfahren gereinigte metallurgische Silizium sind fur die Produktion von Solarzellen geeignet. (Glunz, 2005, S. 2 f)
Aufgefuhrt werden hier Verfahren, die entweder auf Grund ihrer industriellen Ausbringungsmenge Einfluss auf die Angebotssituation haben oder wegen energetischer Vorteile gute Zukunftsaussichten aufweisen.
Fur die Herstellung multikristallinen Siliziums werden eine Vielzahl von verschiedenen Verfahren verwendet. Marktfuhrend in der Silizium-Produktion ist hier das Siemens-Verfahren. Ursprunglich fur die Gewinnung hochreinen Siliziums in Verbindung mit der Halbleiterindustrie entwickelt, kann es vereinfacht fur die PV-Industrie Verwendung finden. Nachteil ist der hohe Energieaufwand der bei einem Betrieb einer solchen Anlage aufgewandt wird und die damit verbundene Kapitalintensitat.8 (Rentzing, 2008, S. 57 f) (Glunz, 2007, S. 3) (ifu, 2008, S. 17)
Das Wirbelschichtverfahren ist ein weiteres Verfahren zur Gewinnung von Solarsilizium. Von der Firma Wacker Chemie entwickelt und vom Bundesministerium fur Umwelt mit Fordergeldern unterstutzt, hat dieses Verfahren den Vorteil eines geringeren Energiebedarfs. Desweiteren erfolgt die Ausbringung als Granulat, welches Vorteile bei der Weiterverarbeitung bietet. (EuPD, 2008, S.41) Multikristallines Silizium hat keine einheitliche Kristallstruktur. Durch diesen Umstand wird der Wirkungsgrad multikristalliner Solarzellen gegenuber den monokristallinen gemindert. Einer der Grunde ist, dass durch die unregelmaBige Kristallstruktur die Ausbeute des Sonnenlichts negativ beeinflusst wird.9 (Glunz, 2007, S. 3 f) (ISE, 2009, S. 43 f) Hingegen ist es von Vorteil, dass multikristallines Silizium in groBen Blocken gegossen werden kann und somit gunstiger und weniger zeitintensiv als monokristallines Silizium produziert werden kann. (Weber a, 2008, S. 38 f)
Monokristallines Silizium wird meist durch das Czochralski-Verfahren gewonnen. Dabei wird ein einzelner Silizium-Kristall gezuchtet und es entsteht eine Silizium Saule, die sich durch einen hohen Reinheitsgrad auszeichnet.10 Dieses Verfahren ist mit einem groBen Zeit- und Energieaufwand verbunden. Vorteil ist der hohe Wirkungsgrad der mit Solarzellen aus monokristallinem Silizium erzielt wird.11 (Glunz, 2005, S. 2 f) (Glunz, 2007, S. 3)
Als dritte Moglichkeit Solarsilizium herzustellen, besteht in der Reinigung von metallurgischem Silizium. Mit Schlacken und Oberflachenbehandlungen durch Sauren und Basen werden Verunreinigungen wie Eisen, Chrom, Bor, Phosphor etc. minimiert, so weit, bis eine Umwandlung der Sonnenenergie in elektrischen Strom moglich ist. Es findet keine Transformation in hochreines Silizium, wie bei den oben genannten Verfahren, statt. Diese Art der Herstellung ist weniger energieintensiv und damit kostengunstig. Eine industrielle Fertigung von Solarzellen, die zu 100 % aus gereinigtem metallurgischem Silizium bestehen, existiert nur im industriel nahem Verfahren12, doch ist das Potential dieses Materials nach Meinung der fuhrenden Photovoltaik-Unternehmen enorm.13 (EuPD, 2008, S.41 f) (Rentzing, 2009, S. 20) Zur Zeit wird gereinigtes metallurgisches Silizium als Beimischung fur konventionelles Solarsilizium verwendet. Als Beispiel dient hier die Firma Q-Cells die 2008 ca. 800 t des Rohstoffs bezogen hat und in den Folgejahren den Bezug erhohen wird (2010 ca. 2400 t) um Rohstoffkosten zu reduzieren. Fur ein MWp Produktion von Solarzellen werden ca. 8,3 t Solarsilizium benotigt. (Rentzing, 2008, S. 56 f) (Q-Cells, 2007, S. 1 f) Auch wenn hier nur einzelne Verfahren genannt wurden so wird sich die Produktion von Solarsilizium mit verschiedenen Verfahren etablieren. Durchsetzen werden sich am Markt die Prozesse, die kostengunstig und effizient umsetzbar sind.
Um das Potential der Sonnenenergie zu erschlieRen, ist es wichtig, dass die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik erreicht wird. Die Rohstoffverfugbarkeit fur Solarzellen stellt hierfur einen entscheidenden Faktor dar. Zwei Aspekte sprechen dafur, dass die Solarzellenproduktion aus Silizium auch in den kommenden Jahren eine marktdominierende Rolle ausuben wird. Zum einen ist eine Langzeitbelastung des Materials gegeben und zum anderen birgt diese Technologie ein enormes Kosteneinsparpotential, welches durch eine Intensivierung der Forschung und Entwicklung und der Einfuhrung der Massenproduktion ausgeschopft werden kann. (ISE, 2009, S. 33 ff) Gegeben ist die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaik in Konkurrenz zu der konventionellen Energieerzeugung durch fossile Energietrager erst in sudlichen Regionen der Erde. Bis eine Netzparitat erzielt wird, bedarf es neben den Investitionen in Forschung und Entwicklung einer staatlichen Forderung, die nachfolgend erlautert wird.
Als einer der Hauptfaktoren fur das Wachstum der PV-Industrie, 1991 als Einspeisungsvergutungsgetz (StrEG) eingefuhrt, wurde im Jahr 2000 das Erneuerbare-Energien- Gesetz (EEG) verabschiedet. Die Novellierung 2007 in Verbindung mit der Verabschiedung am 6. Juni 2008 im Bundestag und der Gultigkeit ab dem 01.01.2009 verfestigte die Ziele der Bundesregierung, den AusstoR von CO2 gegenuber dem Jahr 1990 um 40 % zu senken. (BMU b, 2008, S. 11 ff) Deutschland erreichte dank des EEG im Jahr 2008 die Vorgaben des Kyoto- Protokolls und konnte die Gesamtemissionen auf 945 Mio. Tonnen um ca. 12 Mio. Tonnen bzw. 1,2 % reduzieren. (BMU a, 2009, S. 1)
Sinngemaß heißt es im Gesetz: „im Interesse des Klimaschutzes eine nachhaltige Entwicklung der Energieversorgung zu ermoglichen und dazu beizutragen, dass der Anteil Erneuerbarer Energien in Zukunft deutlich gesteigert wird." (EEG, 2008, S. 1) Der Anteil der Erneuerbaren Energien soil bis zum Jahr 2020 auf ca. 30 % steigen. Das ursprungliche Ziel, einen Anteil von 12,5 % fur das Jahr 2010, wurde bereits 2007 mit 14,2 % ubertroffen. (BMUb, 2008, S. 5 f)
Das EEG wird auf verschiedene Arten Einfluss auf die Stromerzeugung durch Erneuerbare Energien nehmen. Zum einen wird es den CO2 Ausstoß reduzieren und zum anderen als Anschubfinanzierung auf die PV-Industrie wirkend. Somit ist das EEG ein bestimmender Faktor fur die noch junge Branche. Gleichzeitig gibt es eine rechtliche Sicherheit. (EuPD, 2008, S. 14 f) Damit besteht eine Planungssicherheit, die sich fur die PV-Unternehmen ergibt. Mit der Anschluss- und Abnahmepflicht sind Energieversorger verpflichtet, die EE-Anlagen an das Stromnetz anzuschließ en und den Strom abzunehmen. Mit der gesetzlichen Mindestvergutung wurden die Rahmenbedingungen fur die Erneuerbaren Energien geschaffen. (Ruhl, 2008, S. 14 f) (EuPD, 2008, S. 15) (BMUa, 2008, S. 15)
Gefordert werden alle Erneuerbaren Energien, die nach Meinung des Gesetzgebers das Potential haben einen Teil der zukunftigen kostengunstigen, unabhangigen und umweltfreundlichen Energieversorgung sicherzustellen. Insgesamt wurden ca. 7,7 - 7,9 Mrd. Euro im Jahr 2007 an Vergutung ausgegeben. Der Hauptteil von 3,7 Mrd. Euro ging an die Windenergie und jeweils 1,7 Mrd. Euro wurden fur die Stromerzeugung durch Photovoltaik und Biomasse bereitgestellt.14 Vergutet werden auch die anderen Erneuerbaren Energien wie z. B. Wasser und Geothermie, diese haben jedoch einen geringen Anteil an den EEG-Zahlungen. (Ruhl, 2008, S. 14 f)
Bezogen auf den PV-Markt sorgte das EEG in Deutschland dafur, dass 2007 ca. 1.350 MWp neu installiert wurden.15 Kumuliert ergaben sich fur die installierte Leistung 4.043 MWp im Jahr 2007. Auch konnten ca. 115 Mio. t an CO2 Emissionen vermieden werden. Das Wachstum betrug in den vergangenen Jahren von 2000 (100 MWp) bis 2007 durchschnittlich mehr als 50 % im Jahr. (BMUa, 2008,S. 3 ff)
Der Weltmarktanteil Deutschlands, durch das EEG ermoglicht, liegt je nach Wertschopfungsabschnitt, vom Silizium-Produzenten bis hin zum Modulhersteller, zwischen 10 - 20 %. (LTBW, 2008, S. 2 ff) Im Einzelnen werden diese Marktanteile unter Punkt 3 aufgefuhrt.
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1 Selen: ist ein chemisches Element. Gewonnen wird es bei der Erzverarbeitung verschiedenster Rohstoffe, wie z. B. Eisen, Kupfer, Blei etc..
2 Ein Objekt das zur Messung des Photoeffekts dient, wird als Photozellen bezeichnet, dient es der Stromgewinnung, so wird von einer Solarzelle gesprochen. (Falk, 2008, S. 14 f)
3 NASA: National Aeronautics and Space Administration. Gegründet erst 29. Juli 1958, kurz nach dem Start des ersten Satelliten.
4 Die damalige Sowjet-Union hatte am 04.10.1957 den ersten Satelliten in All gebracht. Im Kalten Krieg war ein Wettlauf um den Machtanspruch im All ausgelöst worden. Erfolge in der Raumfahrt wurden als politische Erfolge gewertet.
5 Hier wird das Potential angegeben, bei Wind ist das Potential wesentlich hoher, falls Off-Shore Anlagen zukunftig in tieferem Wasser verbaut werden konnen.
6 Eine betriebswirtschaftliche Betrachtung steht im Vordergrund, da eine technisch detailierte Erlauterung der Prozesse in den naturwissenschaftlichen Bereich fallt.
7 Metallurgisches Silizium wird durch Reduktion mit Kohle aus Quarzsand gewonnen. Die Sauerstoffatome mussen mit hohen Temperaturen aus dem Sand gelost werden. Dieser Vorgang wird als Reduktion bezeichnet und findet meist im Lichtbogenverfahren statt. (Quaschning, 2008, S. 108) (Auner, 2004, S. 3)
8 Ca. 0,5 Mrd. Dollar mussen aufgewandt werden um eine wirtschaftliche Produktion von Solarsilizium mit mehreren 1000 t aufzubauen. (ifu, 2008, S. 17)
9 An den Kristallubergangen kommt es zu Defekten, die die Lichtausbeute negativ beeinflussen. (ISE, 2009, S. 43 ff)
10 Der Reinheitsgrad gibt Auskunft uber die Verschmutzung des Siliziums. Z. B. „999" Gold hat auf 1000 Goldatome eine Verunreinigung in Form eines Fremdatoms. Solarsilizium benotigt eine Reinheit von ca. 1 zu einer Milliarde Atomen. Die Branche hat unterschiedliche Reinheitsgrade fur Silizium. 6N-8N ist die Einteilung fur Solarsilizium. Die Zahl steht fur die Anzahl der Neunen. 6N Silizium hat somit einen Reinheitsgrad von 99,9999 %. (Photon, 2008, S. 43) (Weber a, 2008, S. 38 f)
11 Angaben von Wirkungsgraden sind immer auf die industriell gefertigten Solarzellen bezogen. Wirkungsgrade die im Labor erzielt und oft sehr viel bessere Ergebnisse liefern, werden explizit ausgewiesen. Im Labor sind die Zellen sehr viel kleiner und unterliegen optimalen Bedingungen die in der Praxis jedoch kaum erreicht werden. In der Theorie ist ein Wirkungsgrad von 33 % moglich.
12 Industriell nahe Verfahren sind Verfahren die Forschungsbezogen praxisnah die Realitat in kleinerem MaBstab abbilden, jedoch keine Produktion in der Industrie stattfindet. (ISE, 2009, S. 3 ff)
13 Die norwegische Firma Elkem hat bereits aus metallurgisch gereinigtem Silizium Solarzellen gefertigt die den Wirkungsgrad von multikristallinen erreichen. (EuPD, 2008, S. 41)
14 Obwohl die Windenergie eine geringere Vergutung pro kWh erhalt, leistet sie laut BMU mit ca. 39,7 TWh bzw. 6,4 % Anteil am Bruttostromverbrauch einen sehr viel hoheren Beitrag zur Energiegewinnung als die Photovoltaik mit 3,1 TWh und 0,5 % Anteil (BMUb, 2008, S. 5 f) Die oben verwendete Quelle Ruhl bezieht sich auf Angaben der Vereinigung der Netzbetreiber, die leicht von denen des BMU abweichen.
15 MWp: Mega Watt peak ist eine Maß einheit fur die maximale elektrische Leistung unter standardisierten Testbedingungen. International wurde sich auf verschiedene Rahmenbedingungen geeinigt. Unter anderem ist eine Temperatur der Module von 25 °C, Atmosphare auf Meereshohe mit einer „Air Mass" von 1,5 und eine bestimmte Wellenlange des Sonnenspektrums, sowie 1000 W/m2 Strahlungsdichte als Rahmenbedingung fur die Messung der Leitungsfahigkeit festgelegt worden. Diese Annahmen sind theoretisch und in der Praxis kaum anzufinden. Z.B. wird 25 °C als Richttemperatur bei voller Sonneneinstrahlung oft uberschritten. (Weber a, 2008, S. 25)
