Japans Photovoltaik-Ausblick 2030: Kann die Stromversorgung zur Mittagszeit an sonnigen Tagen die Führung übernehmen?

Am 30. März 2022 veröffentlichte das japanische Forschungsinstitut für umfassende Systemressourcen (Resource Comprehensive System Research Institute of Japan) einen Bericht, der die tatsächlichen installierten Kapazitätsdaten für Photovoltaik-Systeme (PV) ab dem Jahr 2020 präsentiert und die "Installationsprognose für den japanischen Photovoltaik-Markt im Jahr 2030 (Ausgabe 2022)" aktualisiert.

Laut eigenen Schätzungen:

• • Im Jahr 2020 betrug die kumulierte installierte PV-Leistung (DC-Ausgangsleistung, DC) in Japan rund 72 GW.

• • Konventionelles Wachstumsszenario (Beibehaltung der aktuellen jährlichen Wachstumsrate von rund 8 GW DC): Es wird prognostiziert, dass die installierte Kapazität bis zum Geschäftsjahr 2030 154 GW DC erreichen wird (entsprechend einer AC-Leistung von etwa 121 GW).

• • Szenario für einen beschleunigten Ausbau (unter der Annahme einer signifikanten Verbesserung der Netzanschlussbedingungen): Die installierte Kapazität wird 180 GW DC erreichen (entsprechend einer AC-Leistung von ca. 140 GW).

Zum Vergleich: Der vom japanischen Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) am 22. Oktober 2021 verabschiedete „Sechste Energiegrundplan“ sieht für die Solarstromerzeugungskapazität bis 2030 ein Ziel von „117,6 GW (Wechselstromleistung, positives Zielniveau)“ vor. Das „positive Ziel“ des METI entspricht nahezu der Prognose bei der derzeitigen normalen Wachstumsrate.

Wichtige Umrechnung: Nennleistung und tatsächliche Ausgangsleistung

• • Die oben genannten, auf Gleichstrom basierenden Nennleistungswerte der PV-Systeme sind Nominalwerte unter idealen Bedingungen (z. B. bestimmte Temperaturen und Sonneneinfallswinkel).

• • Die tatsächliche Nettospitzenleistungserzeugung beträgt typischerweise etwa 70 % des Nennwertes (d. h. multipliziert mit einem Faktor von 0,7).

• • Daher gilt für die Mittagszeit mit der höchsten Sonneneinstrahlung an einem sonnigen Tag im Jahr 2030:

1. 1. 1. Bei einem regulären Wachstumsszenario wird die tatsächliche Wechselstromleistung voraussichtlich bei etwa 85 GW liegen.
      2. Bei einem beschleunigten Ausbauszenario wird die tatsächliche Wechselstromleistung auf etwa 98 GW geschätzt.

Analyse der Spitzenlastanpassung

• • In den letzten Jahren lag der nationale Spitzenstrombedarf Japans (Wechselstrombasis) bei etwa 160 GW (vor dem Großen Ostjapanischen Erdbeben im März 2011 erreichte er etwa 180 GW Wechselstrom, ging aber anschließend aufgrund der Förderung der gesellschaftlichen Energieeinsparung, des langsameren Wirtschaftswachstums und der wirtschaftlichen Umstrukturierung zurück).

• • Unter der Annahme, dass der Spitzenstrombedarf im Jahr 2030 auf dem derzeitigen Niveau (rund 160 GW Wechselstrom) bleibt:

Bei einem beschleunigten Ausbauszenario könnte die mittägliche Photovoltaikleistung (98 GW AC) an einem sonnigen Tag etwa 61 % des nationalen Spitzenbedarfs (98 GW / 160 GW) decken.

Vor diesem Entwicklungshintergrund ist das stetige Wachstum der japanischen Photovoltaikindustrie untrennbar mit der Erschließung diversifizierter Anwendungsszenarien verbunden.

Als international tätiges Unternehmen, das maßgeblich an Japans Energiewende beteiligt ist, hat die Solar First Group in den letzten Jahren erfolgreich mehrere unterschiedliche Photovoltaikprojekte in Japan an das Stromnetz angeschlossen: großflächige Freiflächen-Solaranlagen auf flachem Gelände, die die begrenzten Landressourcen optimal nutzen und die Stromerzeugungseffizienz steigern; ein Projekt für eine solare Agrarplattform, das in landwirtschaftlichen Gebieten umgesetzt wurde und innovative Photovoltaikmodule über Ackerland installiert, um eine „Agrar-Photovoltaik-Komplementarität“ zu erzielen, die nicht nur die Ernteerträge sichert, sondern auch einen neuen Kanal für saubere Energie erschließt; sowie ein in Zusammenarbeit mit lokalen Behörden entwickeltes dezentrales Solardachsystem, das Industrieparks und öffentliche Gebäude mit Solaranlagen ausstattet und so den städtischen Strombedarf effektiv reduziert.

Diese Projekte haben nicht nur direkt mehrere zehn Megawatt an netzgekoppelter Kapazität beigetragen, sondern durch technologische Anpassung auch optimale Stromerzeugungsmodelle unter Japans komplexen geografischen und klimatischen Bedingungen erforscht. So wurde beispielsweise im Agrarplattformprojekt der Lichtbedarf der Nutzpflanzen mit der Stromerzeugung in Einklang gebracht, indem der Neigungswinkel der Photovoltaikmodule angepasst wurde, während das Dachstützsystem so konzipiert wurde, dass es die Windbeständigkeit in taifungefährdeten Gebieten erhöht.

Die Vorgehensweise von Solar First hat die zentrale Voraussetzung eines „verbesserten Netzanschlussumfelds“ im Szenario des beschleunigten Ausbaus bestätigt. Die kontinuierliche Erweiterung des Projektportfolios trägt maßgeblich dazu bei, Japan seinem Ziel einer Wechselstromleistung von 140 GW näherzubringen.

Kernaussage: Selbst im optimistischsten Szenario eines beschleunigten Ausbaus wird erwartet, dass die Photovoltaik-Stromerzeugung in Japan im Jahr 2030 an einem sonnigen Mittag etwa 60 % des nationalen Spitzenstrombedarfs decken wird.