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Energiezukunft

Volle Sonnenkraft voraus

16.10.2019
 

Immer mehr Sonnenkraftwerke erzeugen weltweit klimaschonend Strom. Und das längst nicht nur auf Dächern oder auf Freiflächen. Reichlich Potenzial bieten zum Beispiel auch ruhige Gewässer oder Gebäudefassaden. Das hat gleich mehrere Vorteile.

Sonne, Wind, Wasser und Biomasse: Noch nie haben global so viele Menschen daran gearbeitet, mit erneuerbaren Energien die Energieversorgung klimaschonender zu machen. Im Jahr 2018 waren mindestens 11 Millionen Menschen in der Branche beschäftigt, beziffert die Internationale Erneuerbare Energien Agentur (IRENA) in ihrem im Juni 2019 veröffentlichten Bericht Renewable Energy and Jobs – Annual Review. Rund 60 Prozent davon arbeiten in Asien – aber auch in den USA, Brasilien und verschiedenen EU-Staaten gelten regenerative Energien als wichtiger Jobtreiber. Der weltweite Trend erfasst vor allem die Solarindustrie: Mit 3,6 Millionen Beschäftigten deckt sie ein Drittel der Arbeitsplätze ab.

Zahlen & Fakten

3,6

Millionen Beschäftigte gibt es allein in der Solarindustrie, damit deckt sie weltweit ein Drittel der Arbeitsplätze im Bereich Erneuerbare ab.

6,7

Terrawattstunden Strom erzeugten regenerative Energien 2017 weltweit – so viel wie 614 mittelgroße Atomkraftwerke.

99,1

Gigawatt (GW) Leistung aus Solarstromanlagen wurden im Jahr 2017 installiert.

So funktioniert das mit der Sonnenenergie

Bei Solarthermieanlagen nutzen Solarkollektoren die Sonneneinstrahlung zur Wärmegewinnung. Photovoltaikanlagen hingegen wandeln die Sonnenenergie über Solarzellen in elektrische Energie um und werden deshalb auch Solarstromanlagen genannt. Damit aus der Sonnenergie Strom entsteht, bestehen die Solarzellen aus einem Halbleiter, meist Silizium. Dieses Halbleitermaterial setzt bei Sonneneinstrahlung Elektronen in Bewegung und erzeugt dadurch Strom.

Solar mit fast unendlichem Potenzial

2017 erzeugten regenerative Energien weltweit 6762 Terrawattstunden Strom – so viel wie 614 mittelgroße Atomkraftwerke. Eine gewaltige Menge, wenn man bedenkt, dass es weltweit aktuell 450 solcher Kraftwerke gibt. Mehr als die Hälfte des erneuerbaren Stroms stammt aus Wasserkraft. Experten gehen jedoch davon aus, dass die Nutzung von Wasser zugunsten anderer erneuerbarer Energiequellen zurückgeht. Vor allem die Solarenergie ist auf dem Vormarsch: Im Jahr 2017 wurden Solarstromanlagen mit einer installierten Leistung von 99,1 Gigawatt (GW) neu ans Stromnetz angeschlossen. Das sind 30 Prozent mehr als im Jahr zuvor. Die weltweit installierte Gesamtkapazität überstieg damit 2017 erstmals die 400-GW-Grenze.

Zurzeit trägt Solarenergie zwei Prozent zum globalen Strommix bei und müsste deutlich ausgebaut werden, um das vom Weltklimarat ausgegebene 1,5 Grad-Ziel zu erreichen, so Experten. Forscher der Universtät Lappeenranta in Finnland (LUT) und der Energy Watch Group (EWG) halten das für möglich. Im April 2019 veröffentlichten sie eine Studie, die bei einer Umstellung auf 100 Prozent erneuerbare Energien und einer damit einhergehenden Elektrifizierung aller Energiesektoren bis 2050 Solarenergie ganz vorne sieht. Demnach würde der Mix an Energiequellen zu 69 Prozent aus Sonnenenergie, 18 Prozent Windkraft, 3 Prozent Wasserkraft, 6 Prozent Bioenergie und 2 Prozent Geothermie bestehen. Diese Berechnungen würden den von der IRENA geforderten Anteil von zwei Drittel Erneuerbaren weit übersteigen.

Schwimmende Solarmodule

Zurzeit sind die meisten Photovoltaikanlagen auf Dächern oder Freiflächen installiert – doch das kann sich ändern. Forscher und Hersteller arbeiten bereits daran, Solarzellen möglichst überall einzusetzen, ob auf Zügen, Rucksäcken oder Seen. Aufsehen erregen vor allem schwimmende Solarmodule. Sie werden auf ruhigem Gewässer mit schwimmenden Unterkonstruktionen installiert und sorgen durch die Kühlung des Wassers für einen etwas höheren Stromertrag. In den Niederlanden hat die BayWa r.e. bereits drei Projekte dieser Art, sogenannte Floating-Solaranlagen, auf wirtschaftlich genutzten Wasserflächen realisiert. Die doppelte Nutzung von Wasserflächen kann künftig einen wichtigen Beitrag zu bestehenden Landnutzungskonflikten liefern. Die BayWa r.e. arbeitet bereits an weiteren Projekte in diesem Bereich.

Auch ganze Gebäude sollen zu Energielieferanten werden – mit der sogenannten gebäudeintegrierten Photovoltaik. Dabei werden Solarmodule nicht auf das Dach gestellt, sondern in die Gebäudehülle verbaut, meist in Fassaden. Dort ist in der Regel mehr Platz als auf dem Dach. Fassadenintegrierte Module schützen zudem vor Lärm und Wetter und nutzen die Strahlung einer tiefstehenden Sonne morgens und abends aufgrund ihrer vertikalen Ausrichtung besser als Aufdachanlagen. Auch Solarmodule aus Beton, unsichtbare Zellen auf Fenstern oder solare Dachziegel sind im Kommen.

Viele Ideen existieren nicht nur in der Theorie, sondern lassen sich heute schon in die Realität umsetzen. Eines scheint sicher: Weltweit wird mit Hochdruck an Lösungen gearbeitet, um den prognostizierten Bedarf an Solarenergie bis 2050 zu decken.

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Verschiedene Solarzellen

Ist das Grundmaterial Silizium, handelt es sich um kristalline Solarzellen. Sie lassen sich wegen ihrer unterschiedlichen Herstellungsarten in monokristalline und polykristalline Solarzellen einteilen. Erstere sind meist dunkler und haben einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Zellen, sind aber wegen ihrer aufwendigeren Herstellung auch teurer. Neben kristallinen Solarzellen gibt es ebenfalls Dünnschichtsolarmodule. Sie sind schneller anzufertigen, leichter und preisgünstiger als kristalline Zellen, haben aber auch einen deutlich niedrigeren Wirkungsgrad. Welche Solarzelle sich am besten eignet, hängt meist von den Vor-Ort-Bedingungen ab. So eignen sich monokristalline Solarzellen dort, wo auf wenig Fläche viel Ertrag erzeugt werden soll. Dünnschichtsolarmodule lohnen sich beispielsweise an Orten mit viel diffusem Licht – ihre Leistung ist dort höher als die von kristallinen Modulen.