X-GW Fabrikkonzept

Im Auftrag des Umweltministeriums Baden-Württemberg erstellten die Fraunhofer Institute für Prozesstechnik und Automatisierung (IPA) und für Solare Energiesysteme (ISE) eine Studie über die Machbarkeit und Erfolgsaussichten einer sogenannten X-GW Fabrik zur Herstellung von Solarmodulen. Diese "Studie zu Planung und Aufbau einer X-GW Fabrik zur Produktion zukunftsweisender Photovoltaik Produkte in Deutschland" datiert vom 5.12.2013.

Die Projektleitung lag bei Roland Wertz (IPA). Die weitere Autoren sind Martin Kasperczyk, Christian Fischmann, Patrik Spalt (IPA), sowie Sebastian Nold, Lorenz Friedrich, Ömer Demiray und Ralf Preu (ISE). Die Forscher kommen zu dem Ergebnis, dass der Aufbau einer Massenfertigung im Gigawatt-Maßstab bis 2017 angeblich erfolgversprechend sein soll und formulieren diesen Vorschlag:

2017 soll eine hochintegrierte europäische PV-Fabrik der zweiten Generation für die Massenfertigung im Gigawatt-Maßstab den Weltmarkt beliefern, die PV-Technologie in Europa halten und als Beispiel für weitere derartige Fabriken basierend auf unserer Anlagentechnik weltweit dienen. (Fraunhofer IPA / ISE, Studie S. 12, 5.12.2013)

Die Fabrik soll eine Zell-Technologie der "nächsten Generation" nutzen. Als Standort schlagen die Autoren den Südwesten Deutschlands vor. Laut Studie käme mit einiger Wahrscheinlichkeit angeblich auch eine CIGSe-Dünnschichttechnologie in Frage. 

Die Empfehlung ist offensichtlich ambitioniert. Die Forscher attestieren dem Plan jedoch "exzellente Erfolgsaussichten". Entsprechend könnten mit einer Investition in Höhe von 1 Mrd. Euro die Herstellungskosten um 20 Prozent auf unter 0,40 € / Watt gesenkt werden. Doch schon diese Angabe ist erstaunlich, ist doch inzwischen klar absehbar, dass die Herstellungskosten 2017 auch ohne besondere Massnahmen deutlich unter 0,40 € / Watt liegen werden. Es ist jedenfalls davon auszugehen, dass Hersteller, die diese Marke bis dahin nicht unterbieten können, nicht konkurrenzfähig sein werden.

Wie sind die Forscher zu ihren Ergebnissen gekommen? Zunächst ist festzustellen, dass die 145 Seiten der Studie auch mit vielen irrelevanten und selbstverständlichen Inhalten gefüllt sind.

Schon die Ausführungen im ersten Hauptteil zur Marktentwicklung sind unklar oder schlicht falsch. Eine eingehende Untersuchung von unabhängiger Seite der katastrophalen Entwicklung der europäischen Solarindustrie in den letzten Jahren ist noch gar nicht vorgenommen worden. Die Beurteilung dieser Entwicklung durch ein Fraunhofer Institut ist außerdem ausgeschlossen, da das ISE viel zu stark in die Geschehnisse involviert und viel zu sehr mit der Solarlobby verbunden war.

Weitere Inhalte über das "Wertschöpfungsnetzwerk der X-GW Fabrik" und die Auswirkungen auf die Volkswirtschaft sind weitschweifig und weitgehend irrelevant. Offensichtlich wurde hier Füllstoff in die Studie eingebaut. Abschließende Ausführungen über eine "offene und internetbasierte" Umfrage scheinen ebenfalls deplatziert. Die anonyme Befragung von Firmen der Solarbranche muss schon auf den ersten Blick als nicht valide bewertet werden. Die Ergebnisse können angesichts der verwendeten Methodik nicht interpretiert werden.

Nachfolgend werden die beiden Hauptteile zur Marktentwicklung und über die berücksichtigten technologischen Konzepte zusammenfassend betrachtet.

Wie an anderer Stelle ausgeführt, war das ISE in den letzten Jahren eng mit der Solarlobby verbunden. An erster Stelle wäre hier die Europäische Vertretung der Solarindustrie (EPIA) zu nennen. Im Rahmen der OTTI-Jahressymposien hat der Leiter des ISE Eicke Weber auch die "Medienpartner" beeinflusst. Das ISE hatte sich auch zielgerichtet zum Sprachrohr politischer Interessen gemacht und 2009 ausdrücklich zu dem Zweck mit Gerhard Stryi-Hipp einen Cheflobbyisten eingestellt.

Es ist weiter davon auszugehen, dass das ISE zu den Hauptverantwortlichen für die enttäuschende Entwicklung in Deutschland gehört. Wenn also ein Institut nicht für die Beurteilung der bisherigen und zukünftigen Branchenentwicklung in Frage kommen kann, dann ist es das Freiburger ISE. Das müsste eigentlich jedem Wissenschaftler klar sein. Doch ausgerechnet das ISE verantwortet die 41 Seiten des dritten Abschnitts mit dem Titel "Analyse des PV-Marktes". Das ISE glaubt sich also allen Grundregeln guter wissenschaftlicher Arbeit zum Trotz berechtigt und in der Lage, diese Entwicklung im Auftrag der öffentlichen Hand seriös "analysieren" zu können.

Das kann natürlich nicht gut gehen. Entsprechend wird in dem Abschnitt auch nichts analysiert. Stattdessen wird die bisherige Entwicklung ohne nachvollziehbare Begründung als Erfolg des Erneuerbaren Energien Gesetzes gefeiert. Außerdem werden nur die üblichen Quellen referiert. Allein in diesem Abschnitt ergibt eine Suche nach "EPIA" 21 Treffer. Die Wissenschaftler schrecken auch nicht davor zurück, auf dubiose Quellen wie NPD Solarbuzz oder IHS Research zu verweisen.

Jedes Kind weiß inzwischen, dass die Photovoltaik eine Zukunftstechnologie ist und sich weiter durchsetzen wird. Aber die Autoren glauben, dies vielfach durch bunte Grafiken belegen zu müssen. Besonders deutlich werden die Mängel der Studie bei der Darstellung der Entwicklung der einzelnen Technologien. Eigentlich sollte auch das ISE wissen, dass der Dünnschichtsektor spätestens seit 2010 mit dem Ausstieg des Anlagenherstellers Applied Materials vollkommen chancenlos ist. Der Bereich ist 2012 endgültig zusammen gebrochen, Kapazitäten werden abgebaut. Die Bank Sarasin stellte 2012 fest, dass es mit First Solar und Solar Frontier nur noch zwei "Überlebende" gab.

Inzwischen hat First Solar seine Dünnschichttechnologie auf Cadmiumtellurid-Basis aufgegeben und ist bemüht, auf eine siliziumbasierte Technologie umzusteigen.

Besonders enttäuschend verlief die Entwicklung im CIS-Bereich. Keinem Modulhersteller ist es bisher gelungen auch nur kurzzeitig die Gewinnzone zu erreichen. Die Planziele wurden regelmäßig weit verfehlt. Es ist davon auszugehen, dass mit Solar Frontier noch in diesem Jahr auch der letzte ernst zu nehmende Hersteller aufgeben muss. Dennoch behauptet die Studie:

Hierbei ist anzumerken, dass der Markt der CdTe- sowie der CIGS-Technologie jeweils ausschließlich durch einem Hersteller dominiert wird. Für CdTe ist das die First Solar aus den USA, bei CIGS dominiert Solar Frontier aus Japan. Trotz ihrer technologischen Alleinstellung operieren beide Hersteller seit Jahren erfolgreich am PV-Markt. (Fraunhofer IPA / ISE, Studie S. 46, 5.12.2013)

Die Darstellung ist jedoch schlicht unzutreffend. Wie angemerkt hat First Solar seine CdTe-Technologie aufgegeben und Solar Frontier hat bisher nur Verluste angehäuft. Ein Wirtschaftsunternehmen, dass noch keinerlei Gewinne erwirtschaftet hat, kann jedoch schon deshalb nicht als erfolgreich bezeichnet werden.

Der Kern der Studie umfasst mit den Seiten 58 bis 81 nur 24 Seiten. In dem Abschnitt "Technoökonomische Analyse eine X-GW Fabrik" werden drei Alternativen zur Solarmodulfertigung diskutiert.

Zwei der Alternativen (PERC, BSK) basieren auf multikristallinem Silizium. Entsprechend werden Modulwirkungsgrade von 16,4 und 16,8 Prozent erwartet, die als niedrig betrachtet werden müssen. Es stellt sich die Frage, warum die Studie keine leistungsfähigeren Technologien oder Technologien auf Basis monokristalliner Wafer betrachtet hat. Wirkungsgrade im Bereich von nur 16 Prozent werden ab 2017 sicher als niedrig einzuschätzen sein.

Auf die weitere Besprechung dieser beiden Varianten wird an dieser Stelle verzichtet. Nachfolgend soll auf die dritte Alternative eingegangen werden.

Als dritte Alternative wurde offenbar ausschließlich auf Wunsch des Umweltministeriums Baden-Württemberg eine Dünnschichtvariante betrachtet:

Darüber hinaus wird auf Wunsch des Studienauftraggebers eine Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid PV-Technologie (CIGS) betrachtet. (Fraunhofer IPA / ISE, Studie S. 67 f, 5.12.2013)

Laut Studie wurden die Eckdaten für die CIGS-Variante von der Firma Manz zur Verfügung gestellt. Entsprechend soll in diesem Fall ab 2017 ein mittlerer Modulwirkungsgrad von 15,6 Prozent auf einer Fläche von 1,92 m² erreicht werden.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass bisher keine derartige Technologie existiert, die auch nur annähernd diese Werte erreicht. 2010 hatte Würth Solar ursprünglich ambitionierte Expansionspläne aufgegeben und das Geschäft an Manz verkauft. Es ist davon auszugehen, dass die bisher hergestellten Module einen mittleren Wirkungsgrad von etwa 10 Prozent auf einer Fläche von 0,72 m² erreichen. Der Firma war es seit Beginn der Pilotfertigung im Jahr 2000 nicht gelungen, den Herstellungsprozess auf eine größere Fläche zu übertragen. Auch Manz ist es seit der Übernahme nicht gelungen, einen Abnehmer für eine Produktionslinie zu finden. Schon 2011 kommentierte Capital Investor:

Zudem sucht Vorstandschef Dieter Manz schon seit langem ein großes Unternehmen, das ihm eine sogenannte CIGS-Fabrik abkauft. [...] In diesem Jahr wird es mit einem Verkauf nichts mehr werden. Doch Manz setzt alles auf eine Karte: Von Würth Solar will die Firma die komplette Produktionslinie übernehmen, plus 116 Mitarbeiter. Ein enormes Risiko. (Capital Investor, Ausgebrannt: Düstere Zukunft für Solaraktien, 17.11.2011)

Auf weitere Nachteile des Ansatzes und gravierende Qualitätsprobleme sei hier nur am Rande verwiesen. Und ausgerechnet dieser erfolglose Ansatz soll nun als Basis für eine fiktive Technologie mit für Dünnschichtverhältnisse exorbitanten Leistungsdaten herhalten.

Somit ist auf den ersten Blick erkennbar, dass die angegebenen Zielmarken das Produkt einer offenbar regen Phantasie der ISE-Autoren sein müssen. Es ist vollkommen abwegig, dass die angegebenen Leistungswerte bis 2017 mit einer CIGS-Technologie erreicht werden können. Da derartige Technologien flächenabhängig sind, müsste bei einer Hochskalierung von 0,72 m² auf 1,92 m² ein völlig neues Verfahren entwickelt werden. Dazu müssten auch neue Anlagen entwickelt werden. Es gibt jedoch gar keinen Anlagenhersteller mehr, der solche Anlagen entwickeln könnte. Alle ernst zu nehmenden Anlagenlieferanten sind inzwischen aus dem Dünnschichtgeschäft ausgestiegen.

Als Entwicklungszeit wären mindestens fünf Jahre anzusetzen. Schließlich wäre bei einer Hochskalierung der Fläche mit einem Einbruch der Wirkungsgrade zu rechnen. Fläche und Wirkungsgrad verhalten sich nämlich umgekehrt proportional zueinander. Mit zunehmender Fläche sinken die erreichbaren Wirkungsgrade, andererseits nehmen alle Schwierigkeiten zu. Ab einer Fläche von etwa einem Quadratmeter steigen die Kosten wie auch die Ausschussquoten explosionsartig. Auf eine vollständige Aufstellung der Schwierigkeiten eines solchen Unterfangens kann hier verzichtet werden.

Wer ein solches Szenario auch nur ansatzweise in Erwägung zieht, der hat entweder nicht verstanden wovon er redet, oder er verfolgt andere Ziele. Wahrscheinlich ist letzteres der Fall. In jedem Fall muss die Darstellung und Berechnung der Kosten der Dünnschichtvariante als unseriös bewertet werden. Weiteres zu diesem Sachverhalt, der als fundamentaler ISE-Fehler bezeichnet werden kann, ist hier dargelegt.

Damit wird auch klar, warum die Studie mit PERC und BSK nur kristalline Konzepte mit geringer Leistungsfähigkeit betrachtet. Das Ziel war offenbar allein den Anschein zu erwecken, dass eine CIGS-Technologie eine Alternative sein könnte. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde einfach die Phantasie einer angeblich leistungsfähigen CIGS-Technologie mit leistungsschwachen Siliziumtechnologien verglichen.

Das Magazin Erneuerbare Energien der schweizerischen Vereinigung für Sonnenenergie (SSES) veröffentlichte im Februar 2014 einen "Schwerpunkt" über das X-GW Konzept und die zugehörige Fraunhofer-Studie. In dem Bericht des Fachjournalisten Sascha Rentzing mit dem Titel "Gigafabrik gegen den Ruin", der hier abrufbar ist, kommen wiederum Wissenschaftler zu Wort, die das Konzept promoten. So käme die "Multi-Gigawatt-Fabrik" laut Arnulf Jäger-Waldau vom Forschungsinstitut der EU-Kommission angeblich noch rechtzeitig für die angeschlagene europäische Solarindustrie. Und mit Verweis auf den ISE-Chef Eicke Weber wird berichtet:

Dass künftig nur noch Grösse im Fall der Solarproduktion zählt, davon ist ISE-Leiter und Projektkoordinator Weber überzeugt. "Bestehende Produktionsstätten mit einer Jahresproduktion zwischen 100 und 500 Megawatt können auf dem künftigen Preisniveau nicht mehr profitabel fertigen. Nur mit modernsten Multi-Gigawatt-Fabriken können die Hersteller international wettbewerbsfähig bleiben", erklärt Weber. (Sascha Rentzing, Gigafabrik gegen den Ruin, Erneuerbare Energien Nr. 1 Februar 2014)

Die Aussage steht jedoch erstaunlicherweise im Gegensatz zu einer Kernaussage der Studie. Auch wenn der ISE-Institutsleiter nicht als Autor der Arbeit genannt wird, so sollte er sie doch wenigstens gelesen haben. Die Mitarbeiter seines Hauses haben jedenfalls ausgeführt:

Es wird große, aber auch kleinere Produzenten geben, welche keine eigene Entwicklung betreiben. Es ist davon auszugehen, dass keines der beiden Extremszenarien eintreten wird, sondern sowohl große Produzenten die den weltweiten Markt bedienen als auch kleinere, lokale Produktionen, die nahe ihres Endmarktes fertigen. (Fraunhofer IPA / IPE, Studie S. 37 f, 5.12.2013)

Der Bericht referiert zwar auch einige kritische Stimmen über das X-GW Konzept, der Autor bleibt im übrigen jedoch auffallend an der Oberfläche. Mit keinem Wort nimmt Rentzing auf die drei in der Studie genannten technologischen Ansätze Bezug. Das ist bemerkenswert, da Rentzing diesbezüglich durchaus kompetent zu sein scheint. Schon im Januar 2012 hatte der Fachjournalist in dem Bericht "Lastesel der Photovoltaik" die Situation und die Aussichten der Dünnschichtphotovoltaik kritisch und zutreffend beurteilt. Dort hatte Rentzing geschrieben:

Heute müssen die Innovatoren eingestehen: Ihr anvisierter Technologiewechsel ist geplatzt. Denn gegen die praxisbewährten und leicht herstellbaren Multis konnten sich die neuen Solartechniken nicht durchsetzen. (Sascha Rentzing, Lastesel der Photovoltaik, neue energie 1 / 2012)

Zum Verständnis der merkwürdigen Berichterstattung über die merkwürdige Fraunhofer-Studie ist ein Blick auf die Hintergründe notwendig. Der Autor Sascha Rentzing hat inzwischen bestätigt, dass ihm die Fraunhofer-Studie bis zum 7.3.2014 nicht vorgelegen hat:

Ich habe die Studienergebnisse telefonisch mitgeteilt bekommen, [...] (Sascha Rentzing, Mail vom 7.3.2014)

Offenbar ist Rentzing über das X-GW Konzept und die Studie nur mündlich unter anderem vom ISE-Leiter Eicke Weber persönlich informiert worden. Somit berichteten Erneuerbare Energien und Rentzing, ohne die Fraunhofer-Studie gelesen oder die Angaben überprüft zu haben.

Man darf sich den Ablauf wohl so vorstellen, dass Weber den in der Szene bekannten Fachjournalisten angesprochen und diesen beauftragt hat, aus einigen telefonischen Angaben einen für das ISE günstigen Artikel zu machen, der schließlich bei einem geeignetem Fachmagazin untergebracht worden ist.

Diese Art der "Berichterstattung" muss wohl als neuer Gipfel der Dreistigkeit betrachtet werden. Man kann sich nur noch an den Kopf fassen und fragen, was sich das ISE und die sogenannten Fachmedien der Solarbranche eigentlich einbilden, die Allgemeinheit derart zu desinformieren.

Wie darf man sich die Entstehung der Fraunhofer Studie und die dazugehörige Berichterstattung nun im Zusammenhang vorstellen?

Offensichtlich benötigte das Umweltministerium Baden-Württemberg eine Rechtfertigung für die jahrelange erfolglose Förderung der Dünnschichtphotovoltaik. So wurde eine "Studie" in Auftrag gegeben, deren Ergebnis von Anfang an fest stand. Die CIS-Dünnschichtphotovoltaik sollte zumindest als einigermaßen aussichtsreich erscheinen, der Abstand zu anderen Technologien als nicht zu groß dargestellt werden. Deshalb verglich man die unrealistischen Phantasiekenndaten einer nicht existierenden Dünnschichttechnologie mit den Eckdaten von relativ leistungsschwachen multikristallinen Technologien. Das Werk war am 5.12.2013 wie bestellt fertig.

Freilich wäre jedem Fachmann oder Journalisten sofort aufgefallen, wie dubios diese "Studie" ist. Man hätte sie auf keinen Fall einem Fachjournalisten wie Rentzing in die Hand geben können, ohne dessen Argwohn zu erwecken. Also wurde der Fall zur Chefsache erklärt und der ISE Chef Eicke Weber informierte Rentzing nur mündlich über die angeblichen Untersuchungsergebnisse. Dass diese Angaben noch nicht einmal mit den ohnehin unstimmigen Angaben in der Studie vereinbar waren, fiel dann auch nicht weiter ins Gewicht. Jedenfalls hinterfragten weder Rentzing noch die Redaktion des Magazins Erneuerbare Energien die Angaben und druckten den vom ISE-Chef gewünschten Bericht.

So also funktioniert die "Partnerschaft" der Solarbranche mit den Medien, die wohl nicht nur auf den jährlichen OTTI-Symposien gepflegt wird.

10.3.2014 / Letzte Änderung: 21.3.2014