Dreht sich der Stromzähler bei PV-Prosumern schneller?
Warum Rebound-Effekte bei Photovoltaikanlagen relevant sind
Forschungsergebnisse weisen darauf hin, dass manche Haushalte nach der Installation einer PV-Anlage mehr Strom verbrauchen (Rebound-Effekt). Dies führt in Summe zu einem Mehrverbrauch, der das Erreichen der Ausbauziele für erneuerbare Energien erschwert. Für schnelle Fortschritte beim Klimaschutz ist es notwendig, diesen Rebound-Effekt zu begrenzen. Dies lohnt sich auch für die Haushalte selbst.
― Jan Kegel und Julika Weiß
Bis 2030 soll Deutschland 80 Prozent seines Stroms aus erneuerbaren Energien (EE) gewinnen, so das Ziel der Bundesregierung. Auch die Hälfte der Wärmeerzeugung soll bis dahin klimaneutral sein. Nicht nur für den Klimaschutz, auch für die (Versorgungs-)Sicherheit ist es elementar, schnell aus fossilen Energien auszusteigen: Der Ukrainekrieg zeigt, mit welchen Schwierigkeiten die Abhängigkeit von Energieimporten verbunden ist. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, ist neben dem EE-Ausbau auch eine Verringerung des Energieverbrauchs nötig.
Auf beiden Ebenen sind auch die Privathaushalte gefragt. So leisten Haushalte einen wichtigen Beitrag zur Energiewende, wenn sie als PV-Prosumer eine Photovoltaikanlage installieren oder wenn sie auf Ökostrom bzw. erneuerbare Wärme umsteigen. Allerdings kann gerade bei diesen Haushalten durch Rebound-Effekte der Energieverbrauch überdurchschnittlich steigen, da die grüne Energie vielfach als ökologisch unbedenklich und als fast kostenlos bewertet wird. Rebound-Effekte sind vor allem von Energieeffizienzmaßnahmen bekannt, bei denen der Energieverbrauch nach Durchführung der Maßnahme nicht in dem erwarteten Maß sinkt [1]. Ein bekanntes Beispiel sind Energiesparlampen, die zwar weniger Strom verbrauchen, dafür jedoch länger angeschaltet bleiben.
Auch wenn Haushalte nach dem Umstieg auf erneuerbare Energien mehr Energie verbrauchen als zuvor, kann man das als Rebound-Effekt bezeichnen, denn der Beitrag zur Ressourceneinsparung fällt geringer aus als erwartet. In dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt „EE-Rebound: Rebound-Effekte durch den Umstieg auf Erneuerbare Energien?“ wurde untersucht, inwiefern und in welcher Höhe Rebound-Effekte auch beim Einsatz erneuerbarer Energien existieren, was die Ursachen für diese Effekte sind und wie diesen entgegengewirkt werden kann. Im vorliegenden Artikel wollen wir dieses Phänomen und seine Bedeutung am Beispiel der PV-Prosumer darstellen.
Rebound-Effekte und ihr Einfluss auf die Energiewende
Durch die hohe Dringlichkeit, das Stromsystem zu dekarbonisieren und gleichzeitig die Sektoren Wärme und Mobilität zu elektrifizieren, ist ein enormer Ausbau erneuerbaren Stroms notwendig. So beläuft sich das Ausbauziel alleine bei Photovoltaikanlagen bis zum Jahre 2030 auf eine Gesamtleistung von 215 GWp. Doch der EE-Ausbaugeschwindigkeit sind durch Herausforderungen wie Lieferengpässe, Standortsuche und Fachkräftemangel Grenzen gesetzt. Deshalb ist neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien die Reduktion des Energieverbrauchs die zweite zentrale Säule der Energiewende. Private Haushalte spielen für beide Säulen eine tragende Rolle.
Das Forschungsprojekt EE-Rebound kam zu dem Ergebnis, dass die Installation einer PV-Anlage mit einem deutlichen Mehrverbrauch verbunden sein kann: Sowohl eine mehrjährige Verbrauchsanalyse als auch ein Vergleich von Haushalten mit PV-Anlage und ähnlichen Haushalten ohne PV-Anlage weisen auf einen erheblichen Mehrverbrauch hin. Bei Haushalten, die ihre PV-Anlage nach 2011 installiert haben, wurde ein mittlerer Mehrverbrauch von rund 18 Prozent gegenüber vergleichbaren Haushalten festgestellt [2]. Dabei wurde der Verbrauch von neuen Stromverbrauchern aus anderen Sektoren wie Wärmepumpe und E-Auto in den Analysen bereits bestmöglich mitbetrachtet. Nichtsdestotrotz erschweren Sektorkopplungstechnologien die genaue Quantifizierung von Rebound-Effekten.
Der in den Analysen gefundene Mehrverbrauch erschwert das Erreichen der Klimaschutzziele. Da die Anzahl der Haushalte mit PV-Anlage drastisch steigen muss, hat ihr Verbrauchsverhalten zukünftig relevante Auswirkungen: Schätzungen des Forschungsprojekts, bei denen noch mit einem niedrigeren Ausbauziel von ca. 140 GWp gerechnet wurde, zeigen, dass ein durchschnittlicher Mehrverbrauch von 20 Prozent bei den PV-Prosumern den Bruttostrombedarf im Jahr 2030 um rund zwei Prozent erhöhen könnte [3]. Insgesamt ist sogar ein noch höherer Mehrverbrauch an Energie zu erwarten, denn im Vorhaben EE-Rebound wurden auch in anderen Bereichen Rebound-Effekte festgestellt. So lüften und heizen Haushalte mit erneuerbarer Wärme weniger effizient und planen seltener energetische Sanierungsmaßnahmen an ihrem Haus [4]. Zudem steigt beim Wechsel von Graustrom zu Ökostrom der Stromverbrauch [5].
Ursachen und Folgen der Rebound-Effekte von PV-Prosumern
Ursachen von Rebound-Effekten bei Effizienzmaßnahmen sind finanzielle Aspekte sowie eine Vielzahl von psychologischen, sozialen und strukturellen Faktoren [6]. Interviews mit PV-Prosumern im Projekt EE-Rebound zeigen, dass auch nach der Installation einer eigenen Solaranlage vor allem psychologische und monetäre Faktoren für den Mehrverbrauch verantwortlich sind: Insbesondere die Nutzung des kostengünstigen, selbsterzeugten Stroms ist bei den PV-Prosumern von großer Bedeutung [7]. Auch das gute Gewissen, mit der PV-Anlage bereits einen Beitrag für die Umwelt zu leisten, kann zu einem weniger sparsamen Stromverbrauch führen (Abbildung 1). Zudem befürchten einige Haushalte zu Unrecht, dass bedeutende Mengen ihres Stroms vom Netzbetreiber abgeregelt werden, also verfallen, wenn sie ihn nicht selbst verbrauchen. Tatsächlich bewegen sich die zu erwartenden Ertragseinbuße jedoch im unteren einstelligen Prozentbereich – bei Systemen mit Batteriespeicher auch oftmals unter ein Prozent.
Abb 1 — Häufige Ursachen für Rebound-Effekte bei PV-Prosumerhaushalten. Quelle IÖW 2021 •
Besonders auffällig ist, dass sich Haushalte, die ihre PV-Anlage vor 2011 installiert haben, in ihrem Verhalten von denjenigen unterscheiden, die ihre Anlage ab 2011 installiert haben. Dies lässt sich mit Preiseffekten beim Eigenverbrauch erklären. Etwa seit 2011 ist die durch das EEG garantierte Einspeisevergütung geringer als der Strompreis (Abbildung 2). Durch sinkende Einspeisevergütungen und steigende Strompreise wurde die Differenz in den letzten Jahren immer größer, so dass die Wirtschaftlichkeit kleiner PV-Anlagen zunehmend durch den Eigenverbrauch sichergestellt wird. In den Jahren 2020 und 2021 wurde diese Dynamik durch Preissteigerungen bei PV-Anlagen bei gleichzeitig sinkender Einspeisevergütung noch verschärft.
Abb 2 — Entwicklung der Einspeisevergütung und des Strompreise. Quelle: IÖW 2021 •
Eigenverbrauch ist bei PV-Prosumern nicht per se negativ zu bewerten, denn er kann dazu beitragen, die Stromnetze zu entlasten und Übertragungsverluste zu verringern – vor allem wenn Prosumer ihren Verbrauch zeitlich an den Sonnenschein anpassen, indem sie beispielsweise die Waschmaschine in sonnigen Mittagsstunden laufen lassen. Während sich Eigenverbrauch angesichts hoher Strompreise finanziell lohnt, kann das Einspeisen aufgrund der geringen Vergütung als „Vergeudung“ wahrgenommen werden. Das führt dazu, dass Prosumer möglichst viel ihres Solarstroms selbst verbrauchen wollen, was einen Mehrverbrauch begünstigt. Denn wenn der eigenerzeugte Strom großzügig in zusätzlichen Geräten verbraucht oder ineffektiv eingesetzt wird (etwa beim Betrieb einer nur halbvollen Spülmaschine zur Mittagszeit) fehlt in Folge der CO₂-arme Solarstrom im Energiesystem. Vielen PV-Prosumern scheint bisher zu wenig bewusst zu sein, dass der von ihnen eingespeiste Strom nicht nur für ihre finanziellen Einnahmen, sondern für die Energiewende insgesamt wichtig ist und gebraucht wird, um den Bedarf anderer Konsument:innen zu decken.
Die leichte Erhöhung der Vergütungssätze für Eigenverbrauchs-anlagen im EEG 2023 versucht die Preissteigerung der letzten Jahre für PV-Anlagen auszugleichen [8]. Bei einem Unterschied zwischen Vergütung und Netzbezug von über 30 Cent/kWh bleibt das beschriebene Problem jedoch weitgehend erhalten. Inwiefern sich die Einführung separater Vergütungssätze für volleinspeisende Anlagen, die gut 60 % höher als die Vergütungssätze für PV-Prosumer sind, auf das Verbrauchsverhalten auswirkt, bleibt abzuwarten. Durch die höheren Einspeisevergütungen könnte das Eigenverbrauchsmodell an Relevanz verlieren. Für die Energiewende hätte das Vor- und Nachteile: Rebound-Effekte würden aufgrund der geringeren Preisdifferenz zwar vermutlich vermindert, aber die Haushalte hätten keinen Anreiz mehr, ihren Energieverbrauch im Sinne der Energiewende zeitlich an die Solarstromproduktion anzupassen. Deshalb ist es besonders wünschenswert, Eigenverbrauch und Einspeisung netzdienlich zu kombinieren.
Auch für die Haushalte selbst hat der Mehrverbrauch negative Folgen, weil sich die positiven Wirkungen der PV-Anlage verringern (Abbildung 3): Der Haushalt speist weniger PV-Strom ein und erhält dadurch geringere Einnahmen. Zugleich steigen die Ausgaben, denn mit dem höheren Eigenverbrauch geht meist auch ein höherer Strombezug aus dem Netz einher, vor allem wenn sich der Mehrverbrauch nicht auf die Sonnenstunden beschränkt. Zu diesen finanziellen Nachteilen kommen ökologische Effekte hinzu: Zwar senken Haushalte nach der Installation einer PV-Anlage die CO₂-Emissionen ihrer Stromversorgung. Doch auch diese ökologischen Vorteile verringern sich durch die Rebound-Effekte.
Abb 3 — Ökologische und ökonomische Auswirkungen der Rebound-Effekte. Quelle: IÖW 2021 •
Energiesparen nicht vergessen! Für die Energiewende − eine Aufgabe für alle.
Wie erreichen wir, dass Haushalte nicht nur auf erneuerbare Energien umsteigen, sondern gleichzeitig auch ihren Energieverbrauch senken bzw. zumindest nicht erhöhen? Dazu braucht es Maßnahmen für einen effizienten Einsatz von Strom und Wärme sowie Anreize für einen suffizienten – also maßvollen – Energiekonsum. Gerade auch beim Umstieg auf erneuerbare Energien sollten Nutzer:innen dafür sensibilisiert werden, dass Energiesparen auch bei einem zunehmenden EE-Anteil notwendig bleibt. Deshalb sollten die Themen Effizienz und Suffizienz beim Umstieg auf erneuerbare Energien in Informations- und Beratungsangeboten von bspw. Verbraucherschutzzentralen und Stromversorgern aber auch durch Handwerksbetriebe und Installateur:innen thematisiert werden.
Zudem kann Technik Haushalte bei ihren Einsparbemühungen unterstützen: Studien zeigen, dass eine Senkung des Energieverbrauchs durch Feedback mittels intelligenter Stromzähler erreicht werden kann, wenn die Daten anschaulich und leicht verständlich aufbereitet sind [9]. Technikbegeisterung kann neben Umweltbewusstsein und neuen Routinen eine wichtige Motivation zum Stromsparen sein, wie das Projekt EE-Rebound in Interviews mit Prosumern feststellte (siehe Abbildung 4) [10].
Abb 4 — Was motiviert Prosumerhaushalte zum Stromsparen? Quelle: IÖW 2021 •
Fazit
Schlussendlich kann eine effiziente Energiewende nur im Zusammenspiel aller Akteure und Akteurinnen gelingen. Politisch müssen Szenarien, Strategien und Gesetze bei der Strom- und Wärmewende mögliche Rebound-Effekte stärker berücksichtigen. Anbieter von Produkten und Dienstleistungen, Verbraucherschützer:innen und Energieberater:innen sowie Haushalte müssen diese Vorgaben in die gelebte Praxis und ein maßhaltiges Verbrauchsverhalten übersetzen.
Jeder einzelne PV-Prosumerhaushalt kann durch Energiesparen und ein geschärftes Bewusstsein über die Wirkungen der eigenen PV-Anlage auf Haushalts- und Systemebene einen relevanten Beitrag zur Schonung der Ressourcen leisten. So können wir erreichen, dass die mehr als 1,5 Millionen PV-Anlagen auf privaten Hausdächern in Deutschland ihr volles Potenzial für den Klimaschutz entfalten können.
Dr. Jan Kegel
begeistert sich für das Licht und seine vielfältigen Nutzungen. Im Bereich der Solarenergienutzung war er bereits auf vielen Ebene der Forschung aktiv: von der Herstellung optimierter Solarzellen und Elektroden zur solaren Wasserspaltung, über die angewandte Industrieforschung an Photovoltaikmodulen bis zu systemischen Fragestellungen rund um das Energiesystem der Zukunft. Gerade letzteres Forschungsfeld ist der Schwerpunkt seiner derzeitigen Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW).
Dr. Julika Weiß
Dr. Julika Weiß ist Leiterin des Forschungsfelds Nachhaltige Energiewirtschaft und Klimaschutz am IÖW und beschäftigt sich seit ihrem Studium immer wieder mit der Frage, wie Umwelt- und Klimaschutz im Wechselspiel von Rahmenbedingungen und dem Verhalten Einzelner gelingen können. Rebound-Effekte spielen dabei nicht nur bei PV-Prosumern sondern auch im Wärmesektor oder bei der Ausweitung von Home-Office eine wichtige Rolle.
Hinweis
Der vorliegende Artikel ist eine gekürzte und überarbeitete Version des IÖW-Impulse Nr. 4 mit dem Titel „Jede Kilowattstunde zählt: Rebound-Effekte beim Umstieg auf erneuerbare Energien effektiv reduzieren“ aus dem April 2022.
Literatur
[1] Dütschke, Elisabeth; Frondel, Manuel; Schleich, Joachim; Vance, Colin (2018): Moral Licensing – Another Source of Rebound? Frontiers in Energy Research, 6 (38). https://doi.org/10.3389/fenrg.2018.00038
[2] Galvin, Ray; Schuler, Johannes; Atasoy, Ayse Tugba; Schmitz, Hendrik; Pfaff, Matthias; Kegel, Jan (2022): A health research interdisciplinary approach for energy studies: Confirming substantial rebound effects among solar photovoltaic households in Germany. In: Energy Research & Social Science 86, 102429. https://doi.org/10.1016/j.erss.2021.102429.
[3] Kegel Jan; Lenk, Clara; Ouanes, Nesrine; Wiesenthal, Jan; Weiß, Julika (2022): Prosumerverhalten und Energiewende: Wie wirken sich Verhaltensänderungen von Prosumerhaushalten auf das Energiesystem aus? Arbeitspapier im Projekt EE-Rebound. https://www.ioew.de/publikation/prosumerverhalten_und_energiewende.
[4] Schindler, Jana, Kutzner, Florian, Weiß, Julika (2022): Rebound Effects in Residential Heating. A Matter of Goals? Zeitschrift für Umweltpsychologie 1/2022, S. 85-105
[5] Schleich, Joachim; Schuler, Johannes; Pfaff, Matthias; Frank, Regine (2021): Renewable rebound: Empirical evidence from household electricity tariff switching. Working Paper Sustainability and Innovation No. S 07/2021. https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/sustainability-innovation/2021/WP-07-2021_Renewable_Rebound_ tariff_switching.pdf
[6] Santarius, Tilmann (2015): Der Rebound-Effekt. Ökonomische, psychische und soziale Herausforderungen der Entkopplung von Energieverbrauch und Wirtschaftswachstum. Metropolis, 2015.
[7] Dütschke, Elisabeth; Galvin, Ray; Brunzema, Iska (2021): Rebound and Spillovers: Prosumers in transition. Frontiers in Psychology. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2021.636109
[8] EEG 2023: Erneuerbare-Energien-Gesetz vom 21. Juli 2014 (BGBl. I S. 1066), das zuletzt durch Artikel 6 des Gesetzes vom 4. Januar 2023 (BGBl. 2023 I Nr. 6) geändert worden ist. https://www.gesetze-im-internet.de/eeg_2014
[9] Gährs, Swantje; Bluhm, Hannes; Dunkelberg, Elisa; Katner, Jannes; Weiß, Julika; Hennig, Peter; Herrmann, Laurenz; Knauff, Matthias (2021): Potenziale der Digitalisierung für die Minderung von Treibhausgasemissionen im Energiebereich. Abschlussbericht. CLIMATE CHANGE 74/2021, Umweltbundesamt, Dessau-Roßlau.
[10] Galvin, Ray (2020): I'll follow the sun: Geo-sociotechnical constraints on prosumer households in Germany. Energy Research & Social Science (65), 101455. https://doi.org/10.1016/j.erss.2020.101455