Energie
Der wirtschaftliche Nutzen einer Modernisierung älterer Solarparks
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Die Solarenergie wächst – und wird zugleich älter. Die ersten Solarparks und älteren Solarmodule liefern im Allgemeinen weniger Leistung als neue. Dafür sind zwei Faktoren verantwortlich: die Alterung der Anlagen und die Fortschritte bei Solar- und Elektrifizierungstechnologien in den Jahren, seit die älteren Modelle installiert wurden.
Ein Teil der Lösung besteht darin, die Wiederverwertung in den Blick zu nehmen. So wird sichergestellt, dass grüne Energie nicht zu einer neuen Quelle der Umweltverschmutzung wird, sondern zu einer neuen Ressource für wertvolle Materialien wie Silber, gereinigtes Silizium, Kupfer, Aluminium und Glas.
Ein weiterer Aspekt ist der Umgang mit alternden Solaranlagen früherer Generationen, insbesondere mit jenen, die das Ende ihrer typischen Auslegungslebensdauer von 25–30 Jahren erreichen. Dafür gibt es viele Möglichkeiten: von der Demontage über das allmähliche Nachlassen der Leistungsfähigkeit bis hin zum Erhalt der Infrastruktur bei gleichzeitigem Austausch alternder Komponenten.
Eine neue Studie von Forschenden der University of New South Wales (Australien) untersucht die Auswirkungen und die Wirtschaftlichkeit der einzelnen Optionen sowie die tatsächliche Machbarkeit einer Modernisierung älterer Solarparks.
Die Studie ergab, dass die Ergebnisse eines Repowerings älterer Solarparks je nach Region stark variieren können und die verfügbaren Daten nicht immer für eine eindeutige Kosten-Nutzen-Analyse ausreichen.
Die Forschenden veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift für erneuerbare und nachhaltige Energien1 unter dem Titel „Außerbetriebnahme und Repowering von Photovoltaikanlagen im Kraftwerksmaßstab: Eine Übersicht zu politischen, wirtschaftlichen, technologischen, ökologischen und sozialen Aspekten“.
Der Umgang mit alternden Solarparks
Ein zunehmend drängendes Problem
Solarenergie entwickelt sich zunehmend zur dominierenden Technologie im Bereich der erneuerbaren Energien, die ihrerseits einen immer größeren Anteil am globalen Energiemix ausmachen. Das liegt vor allem daran, dass Solarenergie bei der Standortwahl deutlich weniger Einschränkungen unterliegt als Windkraft, Wasserkraft oder Geothermie, was den großflächigen Ausbau erleichtert. Zudem erfolgt der größte Teil des Solarausbaus in großen Projekten:
„Bis 2025 stieg die weltweit installierte PV-Leistung auf fast 3 TW, wobei Großprojekte mehr als zwei Drittel des Zuwachses an neu installierter Leistung ausmachten.“
Die Diskussion über das Recycling von Solarmodulen ist zwar sinnvoll, greift aber zu kurz. Ein Solarpark im Kraftwerksmaßstab umfasst nicht nur PV-Module, sondern auch Wechselrichter, Trägerkonstruktionen, kilometerlange Kabel, Tiefbauarbeiten, Netzanbindungsinfrastruktur, kommerzielle Vereinbarungen sowie Flächen, für die regulatorische und vertragliche Verpflichtungen gelten.
Für die meisten Betreiber, die von Beginn des Solarbooms an dabei waren, rückt das Problem bald näher.
„Die erste Welle von Solarprojekten im Kraftwerksmaßstab, die zwischen etwa 2010 und 2015 in Europa, Nordamerika und China in Betrieb genommen wurden, ist in ihr zweites Betriebsjahrzehnt eingetreten. Für die meisten Eigentümer der Anlagen liegt die Entscheidung über das Lebensende (EoL) zwar noch in der Zukunft, rückt aber zunehmend näher.“
Das Lebensende von Solarparks analysieren
Für die Studie trugen die Forschenden Daten aus zwei Quellen zusammen: aus einer Auswertung der wissenschaftlichen Literatur zur Außerbetriebnahme und zum Repowering von Solarparks im Kraftwerksmaßstab sowie aus dokumentierten Fallstudien zu Maßnahmen an in Betrieb befindlichen Anlagen. Sie sammelten 85 Beiträge – darunter Fachzeitschriftenartikel, Konferenzberichte sowie Berichte aus der Industrie und von Behörden –, die nach ihrer Relevanz ausgewählt wurden. Die meisten davon waren in den letzten Jahren erschienen.
Für jede Fallstudie wurden Standort, Maßnahmenkategorie, Installations- und Maßnahmenjahr, Leistung, Umfang, Dauer, Anlass und Quellentyp erfasst. Am häufigsten untersucht wurde die USA, gefolgt von europäischen Ländern.
Am häufigsten untersuchte die bisherige Forschung technische Ansätze, gefolgt von wirtschaftlichen Bewertungen und sozialen Aspekten. Einige Studien befassten sich außerdem mit Umweltauswirkungen sowie mit politischen und regulatorischen Fragen.
Optionen am Lebensende
Am Ende seiner Lebensdauer kann ein Solarpark auf verschiedene Weise behandelt werden:
- Außerbetriebnahme: vollständige Demontage eines Solarparks einschließlich des Ausbaus sämtlicher Komponenten, der Abfallentsorgung und der Wiederherstellung des Standorts.
- Repowering: Austausch wesentlicher Anlagenkomponenten, um die Nennleistung zu erhöhen.
- Modernisierung: Austausch von Anlagenkomponenten, um die Leistung wiederherzustellen oder zu verbessern, ohne die Nennleistung wesentlich zu verändern.
- Instandsetzung: die kleinstmögliche Investition, mit der einzelne Probleme behoben werden, ohne die ursprüngliche Leistung oder Leistungsfähigkeit vollständig wiederherzustellen.
Zu beachten ist, dass Repowering in den meisten Studien häufig gemeinsam mit Modernisierungen behandelt wird und viele Quellen nicht angeben, ob sich die Leistung verändert hat.
Mit Abstand die meisten dokumentierten Fälle von Sanierungs- und Repowering-Projekten gibt es in den USA, gefolgt von Italien.
Viele dieser Maßnahmen in den USA standen im Zusammenhang mit Umweltereignissen wie Buschbränden, Hagel und Schäden durch Zyklone. So wurden im 24-MW-Solarpark AES Ilumina in Puerto Rico nach Hurrikanschäden beschädigte Module ersetzt. Bei einem 4,4-MW-Projekt in Texas wurde nach Hagelschäden an den Modulfeldern eine Sanierung gemeldet.
Unterschiedliche Regelungen
Beim Rückbau haben lokale und nationale Vorschriften großen Einfluss darauf, wie dieser durchgeführt wird. In den USA ergibt sich die Regelung meist aus einer Kombination lokaler und bundesstaatlicher Vorgaben.
„32 Bundesstaaten hatten Rückbauvorschriften eingeführt – als landesweite Vorgaben, als Kombination aus landesweiten und lokalen Regelungen oder als freiwillige landesweite Regelungen. In 18 Bundesstaaten und im District of Columbia bleibt die Entscheidung den Kommunalverwaltungen überlassen. Ein Bundesstaat stellt eine Mustervorlage bereit, die Kommunalverwaltungen freiwillig übernehmen können.“
In Australien müssen Solarparkentwickler im Rahmen der Genehmigung ihres Vorhabens geplante Rückbau- und Renaturierungsmaßnahmen benennen. Diese werden in projektspezifischen Genehmigungsauflagen festgelegt und nicht ausdrücklich gesetzlich vorgeschrieben.
In der EU gilt Abfall aus Photovoltaikanlagen als „Elektroschrott“. Daher müssen alle Hersteller, die Solarmodule auf dem EU-Markt anbieten, die Sammlung und das Recycling von Modulen am Ende ihrer Lebensdauer finanzieren.
In Südkorea sind Photovoltaikhersteller und Modulvertriebsunternehmen für das Recycling und die Abfallsammlung verantwortlich.
In China sind Betreiber zentralisierter Photovoltaikkraftwerke gesetzlich für die Entsorgung stillgelegter Anlagen verantwortlich. Es ist ihnen ausdrücklich untersagt, diese Anlagen auf Deponien oder anderweitig unkontrolliert abzulagern.
Rückbau von Solarparks
Die Wirtschaftlichkeit des Rückbaus
Zumindest auf Grundlage US-amerikanischer Studien lässt sich für die Wirtschaftlichkeit des Rückbaus kein allgemeingültiges Bild zeichnen. Die Rückbaukosten eines 50-MW-Solarparks können sich um mehr als 13 Mio. US-Dollar unterscheiden und zwischen –88.000 $/MW (durch den Verkauf wiederverwertbarer Materialien können Betreiber effektiv einen Gewinn erzielen) und +177.000 $/MW liegen – eine erhebliche finanzielle Belastung.
Das Entfernen von Modulen, Tragkonstruktionen, Verkabelung und Fundamenten kann bis zu 90 % der Rückbaukosten ausmachen. Auflagen zur Wiederherstellung des Geländes können die Gesamtkosten jedoch deutlich erhöhen. Auch abgelegene Standorte können wegen längerer Transportwege und des eingeschränkten Zugangs zu qualifizierten Arbeitskräften höhere Kosten verursachen.
„In der Anlage Ivanpah kostete beispielsweise ein zehnjähriges ökologisches Überwachungsprogramm aufgrund strenger Umweltschutzauflagen mehr als 9 Millionen US-Dollar.“
Werden diese Kosten am Ende der Anlagenlebensdauer in die Stromgestehungskosten (LCOE) eingerechnet, können diese um bis zu 2 % steigen.
Auswirkungen auf die Umwelt
Insgesamt kann der Rückbau eines Solarparks vorübergehende Umweltbelastungen verursachen, darunter Staub, Lärm, Erosion, Vegetationsverlust, Bodenverdichtung, Störungen der Tierwelt sowie Verunreinigungen durch Kraftstoffe und beschädigte Module. Mit geeigneten Minderungs- und Wiederherstellungsmaßnahmen lassen sich diese Auswirkungen jedoch beheben.
„Staubbindung, das Verfüllen von Fundamentgruben, die Bergung und Wiederverwendung des Oberbodens, die Wiederherstellung der Vegetationsdecke mit geeigneten Arten, die Überwachung des Pflanzenwachstums, die zeitliche Planung der Arbeiten außerhalb der Brutzeiten und die Umsetzung von Lebensraumrenaturierungsprogrammen“
Andere Studien zeigen, dass der Bau von Solarparks einer erneuten landwirtschaftlichen Nutzung der Flächen nach dem Rückbau nicht entgegensteht. Außerdem kann die Infrastruktur von Solarparks langfristig positive ökologische Effekte haben, wenn die Flächen verantwortungsvoll bewirtschaftet werden.
In jedem Fall ist Recycling die bessere Option. Analysen zu Modulen aus kristallinem Silizium und CdTe (Cadmiumtellurid) zeigen durchgehend, dass Recycling die Umwelt insgesamt weniger belastet als die Deponierung, da die zurückgewonnenen Materialien diese Belastungen ausgleichen. Bei der Deponierung werden hingegen keine Materialien zurückgewonnen, Flächen beansprucht und möglicherweise schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt an Land verursacht.
Auch der Austausch von Anlagenkomponenten kann die CO₂-Emissionen eines Solarparks beeinflussen. Einer Studie zufolge verlängerte sich beispielsweise die CO₂-Amortisationszeit von etwa 1 Jahr ohne Austausch auf 2,4 Jahre bei zwei Austauschen. Die endgültige Wirkung hängt außerdem davon ab, welche Stromerzeugung durch die neuen Module ersetzt wird; besonders positiv ist der Ersatz von Kohlekraftwerken.
Repowering als Alternative
Warum einen älteren Solarpark repowern?
Wenn ein Rückbau infrage kommt, können Betreiber älterer Solarparks auch die bestehende Anlage modernisieren. Dabei lassen sich unter anderem vorhandene Netzanschlüsse, angelegte Zufahrtsstraßen, Betonfundamente und bestehende Modulgestelle weiterverwenden.
Es überrascht nicht, dass sich Repowering besonders dann lohnt, wenn Projekte mit erheblichen Ertragseinbußen konfrontiert sind. In einer italienischen Fallstudie führten beispielsweise Ertragseinbußen von mehr als 50 Prozent aufgrund von Degradation und Fehlern der Nachführsysteme zu einer Modernisierung, durch die die jährliche Stromproduktion um 136 Prozent stieg. Die Amortisationszeit betrug acht Jahre.
Die meisten Studien liefern jedoch keine realistischen Schätzungen der Wirtschaftlichkeit von Repowering, da sie die Kosten für Demontage, Transport, Recycling und Genehmigungen für das Repowering nicht berücksichtigen.
Rechtliche Faktoren
Ein wichtiger nichttechnischer Faktor ist die Frage, ob ein modernisiertes Solar-PV-Projekt für die Gewährung von Steuergutschriften als neu in Betrieb genommen gelten kann. In den USA gilt der 80/20-Test des Internal Revenue Service: Der Marktwert der beibehaltenen Ausrüstung darf 20 Prozent des Gesamtwerts der modernisierten Anlage nicht übersteigen. Das bedeutet, dass mindestens 80 Prozent des Anlagenwerts auf neue Ausrüstung entfallen müssen.
Ein weiterer rechtlicher Aspekt, der Entscheidungen über Repowering beeinflussen dürfte, ist die Frage, ob die Klauseln in den Vereinbarungen mit den Grundstückseigentümern ebenfalls spezifische Regelungen zum Repowering enthalten. Das ist selten der Fall.
In der EU wird Repowering durch beschleunigte Genehmigungsverfahren gefördert: Das Genehmigungsverfahren für Repowering-Projekte bei Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie ist auf sechs Monate begrenzt, wobei begrenzte Verlängerungen möglich sind. Außerhalb dieser Gebiete beträgt die Höchstdauer zwölf Monate.
Wie lässt sich Repowering erfolgreich umsetzen?
Auf Komponentenebene kommt es bei einem erfolgreichen Repowering-Projekt entscheidend darauf an, Integrationsprobleme und regulatorische Beschränkungen für jeden wichtigen Komponententyp zu bewältigen.
Module („Solarpaneele“) und Wechselrichter werden bei Repowering-Maßnahmen am häufigsten ausgetauscht, gefolgt von Nachführsystemen und Kabeln. Ihre Einbindung in bestehende Anlagen bringt jedoch Kompatibilitätsprobleme mit sich.
Korrosionsraten, Bodenbeschaffenheit und statische Reserven beeinflussen zudem die Haltbarkeit der Gestelle und Rammpfahlfundamente und bestimmen, ob diese instand gesetzt werden müssen.
Führt das Repowering zu einer höheren Stromerzeugungskapazität, muss der Netzanschlussvertrag möglicherweise aktualisiert oder neu verhandelt werden. Das kann hohe Kosten verursachen.
Da Repowering die Lebensdauer eines Solarparks voraussichtlich verlängert, kann die modernisierte Anlage länger betrieben werden, als es die Laufzeit ihres PPA (Stromabnahmevertrags) oder des Grundstückspachtvertrags vorsieht. Beide Verträge müssen dann neu verhandelt werden, was sich auf die Wirtschaftlichkeit des Betriebs auswirken kann.
Erkenntnisse für Investoren
Diese Studie zeigt, dass ein alterndes Kraftwerk durch Repowering in manchen Fällen zu einem Vermögenswert werden kann, der noch mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte lang Energie erzeugt.
Der Prozess verläuft jedoch nicht immer reibungslos. Steuervorschriften, auslaufende Pachtverträge und die Kompatibilität mit vorhandener Ausrüstung können zahlreiche Probleme verursachen und Repowering-Projekte verhindern oder zu komplex beziehungsweise zu kostspielig machen. Auch neue oder geänderte Genehmigungsverfahren können Schwierigkeiten bereiten, insbesondere in Rechtsgebieten ohne gesetzliche Regelungen für Repowering.
Die Studienautoren empfehlen eine Reihe von Maßnahmen, die künftige Repowering-Projekte erleichtern würden:
- Schaffung eines integrierten nationalen Rechtsrahmens für das Ende der Lebensdauer von Anlagen.
- Einführung spezieller Genehmigungsverfahren für Repowering-Projekte.
- Stärker standardisierte Lebenszyklusbewertungen von Optionen für das Ende der Lebensdauer.
- Digitale Prognosewerkzeuge für den Einsatz in konkreten Projekten.
Repowering kann die Rentabilität eines Projekts und seine Umweltbilanz durchaus verbessern, doch sollte man nicht automatisch davon ausgehen, dass dies der Fall sein wird.
Investoren müssen sich stattdessen ein klares Bild von den Kosten, regulatorischen Beschränkungen und sonstigen rechtlichen Hürden (Steuern, Pachtverträge usw.) verschaffen und mögliche technische Kompatibilitätsprobleme zwischen alter und neuer Ausrüstung einkalkulieren.
Soll die Leistung des Projekts über die ursprüngliche Kapazität hinaus ausgebaut werden, müssen auch die technische Kapazität und die Stromabnahmeverträge für Netzanschlüsse berücksichtigt werden.
In Solarenergie investieren
First Solar
FSLR Preisdiagramm
Da der Rückbau alternder Solarkraftwerke entweder kostspielig oder ihr Repowering komplex ist, könnte die Konzentration auf moderne, langlebige Solarzellendesigns zu einem langfristigen Wettbewerbsvorteil werden.
Derzeit werden die meisten Photovoltaikmodule weltweit in China hergestellt. Möglich macht dies das umfangreiche Ökosystem des Landes für die Produktion von Polysilizium und die Fertigung von Solarzellen.
Es gibt jedoch neben siliziumbasierten Solarzellen auch andere Technologien. Eines der wenigen Solarunternehmen, die im Westen überlebt haben, ist First Solar (FSLR ), das auf diesem Gebiet mit Cadmiumtellurid-Solarzellen führend ist. Diese lassen sich leichter herstellen (Dünnschichttechnologie) und sind effizienter als siliziumbasierte Zellen, allerdings sind ihre Rohstoffe teurer.
Dieser Zelltyp ist außerdem langlebiger. Das kann die Berechnung der Lebenszykluskosten und der Abschreibung einer Solarzelle sowohl für Hauseigentümer als auch für Energieversorger verändern. Das gilt besonders, da sich die rasanten Fortschritte beim Wirkungsgrad von Solarzellen und die sinkenden Kosten in den vergangenen Jahren verlangsamt haben.
Quelle: First Solar
Da die Herstellung von Cadmiumtellurid-Zellen weitgehend automatisiert ist, reagiert sie vergleichsweise wenig empfindlich auf Unterschiede bei den Arbeitskosten. Dadurch kann die Produktion in westlichen Ländern deutlich wettbewerbsfähiger sein, insbesondere wenn die Zellen vor Ort verkauft werden. Außerdem entfallen so die Versandkosten.
Statt mehrere Fabriken zu betreiben, in denen sich die einzelnen Akteure jeweils auf einen Produktionsschritt wie die Reinigung von Polysilizium spezialisieren, und viele Tage für die Herstellung einer Solarzelle zu benötigen, kann First Solar in weniger als 4 Stunden aus Rohstoffen ein fertiges Produkt herstellen und sämtliche Schritte der Solarzellenproduktion vollständig vertikal integrieren.
Langfristig erwartet First Solar, das Cadmiumtellurid aus alten Zellen und 90 % der gesamten Solarzellen vollständig recyceln zu können. Die verbleibenden 5–10 % des recycelten Modulausschusses bestehen hauptsächlich aus feinen Glaspartikeln, die von Staubabscheidungssystemen und HEPA-Filtersystemen (High-Efficiency Particulate Air) aufgefangen werden.
Dadurch könnten die Materialkosten sinken, die ökologischen Kosten der Rohstoffgewinnung entfallen und jegliche Verschmutzungsrisiken vermieden werden.
„Mit jedem verkauften Modul verkauften wir auch den Service, die Module am Ende ihrer Lebensdauer abzuholen und zu recyceln. Das war etwa 8 Jahre, bevor in Europa entsprechende Vorschriften in Kraft traten. Inzwischen gibt es die Richtlinie über Elektro- und Elektronik-Altgeräte, die auch Photovoltaik umfasst.“
Andreas Wade – Globaler Direktor für Nachhaltigkeit bei First Solar Future Techs
Neben Cadmiumtellurid erforscht First Solar auch noch fortschrittlichere Solarzellentechnologien, etwa Perowskit- und Cadmiumtellurid-Perowskit-Hybridzellen, die einen höheren Wirkungsgrad und eine noch längere Lebensdauer bieten könnten.
Insgesamt ist First Solar eine attraktive Aktie für Anleger, die am Boom der Solarenergie teilhaben und dabei auf westliche Hersteller statt auf geopolitisch stärker exponierte chinesische Produzenten setzen möchten.
(Mehr über First Solar erfahren Sie in unserem Unternehmensbericht zur Aktie und mehr über Solarenergie in unserem Bericht „Das Solarzeitalter – eine strahlende Zukunft für die Menschheit“)
Aktuelle Nachrichten und Entwicklungen zur First-Solar-Aktie (FSLR)
Zitierte Studie
1. Verity Tan, Rong Deng und Renate Egan. Stilllegung und Repowering von Photovoltaikanlagen im Kraftwerksmaßstab: Ein Überblick über politische, wirtschaftliche, technologische, ökologische und soziale Aspekte. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Januar 2027. Artikel: 117609. Band 245, Teil A. 10.1016/j.rser.2026.117609
