Die Solarenergie vereint alle Vorteile der Erneuerbaren Energien: sie produziert elektrischen Strom und Wärme völlig emissionsfrei, so wie die Wind- und Wasserenergie, aber der Energieträger Sonnenlicht steht unbegrenzt und kostenlos zur Verfügung und eine Solaranlage nimmt als integrierter Gebäudeteil keine zusätzlichen Flächen in Anspruch.
Aber auch Solarzellen werden mit hohem Energieeinsatz hergestellt, der immer noch mit Kohlendioxid-Emissionen verbunden ist. Im Laufe ihres Wirtschaftslebens erzeugt eine Solaranlage jedoch fünf bis zehn Mal mehr Energie, als zu ihrer Herstellung und ihrem Betrieb aufgewendet werden musste. Damit ist die Energiebilanz einer Solaranlage immer positiv.
Die Solarenergie teilt sich in die Photovoltaik, die über Solarzellen Strom aus Sonnenlicht produziert, und die Solarthermie, die mittels Absorbern Wärmeenergie aus der Sonne gewinnt.
Die Anwendbarkeit von Solarzellen
Für einen rentablen Ertrag von Solaranlagen ist der Einfallwinkel der Sonnenstrahlen entscheidend. Dieser wird grundsätzlich durch den Breitengrad des Standortes der Solaranlage bestimmt. Am Äquator erreicht der Sonnenstand ideale 90 Grad; in Afrika und im Mittelmeerraum erzeugt die gleiche Solaranlage also bedeutend mehr Strom oder Wärme als im Ostseeraum.
Auf der Nordhalbkugel der Erde gilt der 60. Breitengrad als Rentabilitätsgrenze für eine Solaranlage, denn auch die Wetterphänomene, die Sonneneinstrahlung verhindern, nehmen hier zu. Deutschland liegt zwischen dem 47. und dem 55. Breitengrad, und damit in einem geografischen Bereich, der noch kräftig von der Sonnenenergie profitieren kann. Die Jahresleistung pro Quadratmeter liegt hierzulande zwischen 700 kWh und 1.400 kWh Stunden – abhängig von der jeweiligen Wetterlage am Standort, aber in jedem Fall genug, um eine Photovoltaikanlage rentabel zu betreiben. Das gilt prinzipiell auch für Solarthermen.
Das leichte Nord-Süd-Gefälle im Ertrag hat keinen substanziellen Einfluss. Beispielweise erreicht eine Solaranlage an der Ostseeküste bessere Werte als Anlagen in der norddeutschen Tiefebene und großen Teilen Mitteldeutschlands. Die besten Bedingungen herrschen natürlich in Schwaben und Bayern.
Außerdem arbeiten Solarzellen auch bei diffusem Licht gut. Die Technologie ist so einfach handhabbar geworden, dass es bereits auch mobile solare Energieversorger auf 12-V-Basis gibt. Die Speicherung von Solarenergie ist derzeit noch nicht im großen Stil möglich und eines der aktuellen Hauptentwicklungsfelder in der Solarindustrie.
Überraschende Fakten über Solarenergie
In Zukunft wird unser Sonnenlicht unseren Strom liefern. So ist die Entstehung von solarthermischen Kraftwerken im Sonnengürtel der Erde bereits ab dem Jahre 2030 vorgesehen. Die Funktionsweise der Solarthermischen Anlagen besteht in der Konzentration und Bündelung der Sonnenstrahlung mittels Spiegel und der Erzeugung von elektrischem Strom in Dampf-oder Gasturbinen. Schon heute setzen Länder mit langanhaltender Sonneneinstrahlung auf diese Energiequelle. Spanien z.B. hat ein entsprechendes Gesetz zum Bau dieser Kraftwerke und zur Einspeisung des gewonnenen Stroms in das öffentliche Stromnetz beschlossen.
Der Wirkungsgrad von Solarzellen
Unter Laborbedingungen erreichen Solarzellen Wirkungsgrade von über 20 %. Das mag selbst gegenüber alten Kohlekraftwerken, die durchschnittlich 35 % erreichen, wenig erscheinen. Aber bedenkt man die Kosten der kontinuierlichen Zufuhr fossiler Energieträger, kehrt sich das Verhältnis schnell um. In ein Kohlekraftwerk wird dreimal so viel „hineingesteckt“, wie als Leistung „herauskommt“. Eine Solaranlage liefert mindestens fünf Mal mehr Energie, als für ihren Betrieb notwendig ist. Die Absorber einer Solartherme bieten Wirkungsgrade bis über 90 %.
Bei Solarzellen liefern monkristalline Strukturen mit 14 % bis 17 % den höchsten Wirkungsgrad in der Anwendung. Mit einer polykristallinen Struktur sind immerhin noch 10 % bis 14 % möglich. Nur amorphe Solarzellen liegen im Wirkungsrad deutlich unter 10 %. Allerdings kann man die Einbußen im Ertrag leicht über ein Mehr an Fläche wieder ausgleichen. Zudem sind amorphe Solarzellen auch entscheidend preiswerter, weil die Struktur des Siliziums nicht mit hohem energetischen Aufwand bearbeitet werden muss.
Seit einigen Jahren spielen Dünnschichtmodule auf der Basis von Kupfer, Indium, Gallium, Selen und Schwefel eine zunehmende Rolle. Sie sind im Wirkungsgrad den polykristallinen Solarzellen vergleichbar, aber wesentlich geringer im Gewicht und technisch effektiver zu verarbeiten.
Die Entwicklung der Solarenergie
Mit dem Gesetz zu den Erneuerbaren Energien von 2004 ist Deutschland zum Solarstandort mit den weltweit größten Zuwächsen geworden. Die installierte Solarstromleistung beträgt mittlerweile über 10 Gigawatt und der Anteil der Solarenergie an der bundesdeutschen Stromproduktion stieg innerhalb weniger Jahre von fast 0 auf 2 %. Zuletzt verdoppelte sich der Zuwachs jährlich. Die Bundesregierung hat deshalb die Marktangleichung bereits 2012 vollzogen. Trotzdem bleibt eine Solaranlage rentabel. Denn in der Zwischenzeit stiegen die Kosten für Heizöl um 25 % und für Strom um fast 40 %. Im Gegenzug sind Photovoltaikanlagen durchschnittlich um die Hälfte preiswerter geworden. Saubere Energie bleibt weiter wirtschaftlich. Hinsichtlich des Umwelt- und Klimaschutzes gibt es zu den Erneuerbaren Energien ohnehin keine Alternative. Mit Solarenergie kann jeder Einzelne einen Beitrag leisten.