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Die Solarenergie ist in den letzten zehn Jahren sowohl als Branche als auch als Technologiekategorie enorm gewachsen. Ende 2024 werden die weltweiten Solaranlagen "eine Rekordkapazität von 2 Terawatt (TW) erreichen, wobei in den letzten zwei Jahren mehr hinzugekommen ist als in den 68 Jahren zuvor zusammen."(Reuters)
Das Tempo und Ausmaß dieses exponentiellen Wachstums wird in Abbildung 1 veranschaulicht, die einen mehr als 10-fachen Anstieg der installierten Solarkapazität in den letzten 10 Jahren zeigt.(Nat Bullard 2024)
Mit dem rasanten Wachstum und der höheren Durchdringung der Netze mit Solarenergie haben sich neue Technologien und neue Bedürfnisse entwickelt.
Unter den vielen Veränderungen in der Branche gibt es drei wichtige Trends, die sich auf die bevorzugte Technologie für Solaranlagen für Privathaushalte auswirken. Diese sind:
Diese Trends verändern die Solarlandschaft und machen Ineffizienzen in Systemen mit Mikro-Wechselrichtern deutlich, die im Vergleich zu Systemen mit Gleichstromarchitektur immer teurer werden.
Jeder Trend verschärft die Ineffizienzen von Systemen mit Mikro-Wechselrichtern.
Solarmodule werden immer leistungsfähiger. Abbildung 2 zeigt die durchschnittliche Wattleistung eines in den Vereinigten Staaten installierten Wohnmoduls. Im Jahr 2015 betrug die durchschnittliche Leistung eines Moduls 267 W. Im Jahr 2024 wird die durchschnittliche Leistung bei 400 W liegen, was einem Anstieg von fast 50 % entspricht(Lawrence Berkeley Lab, 2024).
Auch der Trend zu Modulen mit höherer Wattzahl lässt kaum Anzeichen einer Verlangsamung erkennen. EnergySage, die führende Plattform für Solarangebote für Privathaushalte in den Vereinigten Staaten, stellte in seinem Marktbericht vom Oktober 2024 fest, dass "Solarmodule mit höherer Leistung weiter an Beliebtheit gewinnen." Und in der ersten Hälfte des Jahres 2024 enthielten 97 % aller Angebote Solarmodule mit einer Leistung von 400 Watt oder mehr".
Ein zusätzlicher Datenpunkt ist, dass die Solarmodule, die auf der Tigo-Überwachungsplattform in neuen Wohnanlagen aufgelistet sind, nun regelmäßig 450 W überschreiten.
Die Herausforderung? Die meisten Mikro-Wechselrichter, die für Haushalte erhältlich sind, haben eine Nennleistung von 300-350 W, und diejenigen mit einer höheren Leistung verlangen einen erheblichen Preisaufschlag. Jede Energie, die das Modul über die Kapazität des Mikrowechselrichters hinaus erzeugen könnte, wird durch "Clipping" verschwendet. Im Laufe der Zeit summieren sich diese Verluste, vor allem, wenn die Wattleistung der Module weiter steigt.
Die Auswirkungen des Clipping werden in Kapitel 3 (Clipping Tax: Leaving energy on the table) ausführlich beschrieben.
Batterien haben sich auf dem Solarmarkt für Privathaushalte zu einem festen Bestandteil entwickelt. Ob für die Notstromversorgung oder zur Maximierung der Einsparungen durch nutzungsabhängige Tarife - die Anschlussraten für Batterien steigen rasant.
Die EnergySage-Daten vom Oktober 2024 zeigen, dass in der ersten Hälfte des Jahres 2024 40 % der Solaranlagen für Privathaushalte installiert werden, während es ein Jahr zuvor in den Vereinigten Staaten nur 10 % waren - siehe Abbildung 3.
Bei wechselstromgekoppelten Batterien, wie sie von Mikrowechselrichtern benötigt werden, wird der Strom dreimal umgewandelt: DC → AC → DC → AC
In der DC-Architektur wird nur eine Umwandlung vorgenommen: DC → AC
Bei jedem Umwandlungsschritt wird Energie verschwendet.
Unterm Strich: Die AC-Architektur ist bei Energiespeicheranwendungen weniger effizient als die DC-Architektur. Und diese inkrementellen Umwandlungsverluste haben im Laufe der Zeit spürbare finanzielle Auswirkungen. Die Auswirkungen der Umwandlungseffizienz von Energiespeichern werden in Kapitel 4 (Umwandlungssteuer: Die versteckten Kosten von AC-gekoppelten Batterien) näher erläutert.
Die Tarife der Energieversorger steigen aufgrund von Netzmodernisierungen, Resilienzmaßnahmen und Nachfragesteigerungen. In den Vereinigten Staaten sind die Stromtarife in den letzten vier Jahren um 5 % pro Jahr gestiegen - dies geht aus Abbildung 4 hervor, die zeigt, dass die durchschnittlichen Stromtarife für Privathaushalte im Jahr 2021 schneller ansteigen werden(US Energy Information Administration).
Dieser Trend zeigt derzeit keine Anzeichen einer Verlangsamung. "Laut der EIA(Reuters) werden die staatlichen Regulierungsbehörden für Energieversorgungsunternehmen im Jahr 2023 Tariferhöhungen in Höhe von fast 10 Mrd. USD genehmigen, was mehr als das Doppelte der im Jahr 2022 genehmigten 4,4 Mrd. USD ist. Diese erhöhten Kosten werden weiterhin an die Verbraucher weitergegeben.
Infolge der Tariferhöhungen zahlen die Hausbesitzer mehr für jede verbrauchte Kilowattstunde (kWh) Energie. Jede kWh, die abgezapft wird, durch unnötige Umwandlungen verloren geht oder gar nicht erst erzeugt wird, wird also immer teurer. Höhere Stromtarife verstärken jede verlorene Wattstunde, so dass die Microinverter-Steuer mit der Zeit immer höher wird.
Zusammenfassung der Trends und ihrer Auswirkungen auf Solaranlagen für Privathaushalte mit Mikro-Wechselrichtern
Diese Faktoren führen dazu, dass aus ehemals geringfügigen, individuellen Ineffizienzen erhebliche, sich summierende Verluste mit echten finanziellen Auswirkungen werden. Infolgedessen wechseln die Installateure von Mikro-Wechselrichter-basierten Plattformen zu solchen, die auf String-Wechselrichtern basieren. Wie in einem kürzlich erschienenen Forschungsbericht von Roth dargelegt:
"Ein Händler sagte, dass es zwei Arten von Installateuren gibt, die sich von ENPH abwenden. Die erste Gruppe sind diejenigen, die sich auf den Verkauf über den Preis konzentrieren und zu String-Wechselrichtern übergehen. Die zweite Gruppe verkauft mehr Batterien, aber solche, die mit String-Wechselrichtern gepaart sind." - Phil Shen (Roth Industry Note | 26. Oktober 2024). Anmerkung: ENPH = Enphase, der weltweit führende Anbieter von Mikro-Wechselrichtern.
Die nächsten drei Abschnitte enthalten detaillierte Analysen der finanziellen Auswirkungen der Trends und ihrer Beziehung zu den eingangs beschriebenen Formen der Mikrowechselrichter-Steuer, beginnend mit der Kappungssteuer: Energie auf dem Tisch liegen lassen (erscheint am 25.3.)
Webinar: Am 15. April (dem Tag der Besteuerung in den USA) veranstalten wir ein Webinar, in dem wir die Details der Microinverter-Steuerreihe erläutern. Melden Sie sich hier für das Webinar an.
Nachstehend finden Sie eine vollständige Liste der in dieser Reihe enthaltenen Kapitel (Links werden nach und nach hinzugefügt):
