Solarzellen

Solarzellen wandeln Sonnenlicht direkt in Strom um, der über elektronische Bauteile in das allgemeine Stromnetz eingespeist werden kann.

Vorteile

Solarzellen sind in der Bevölkerung die beliebteste Form der Ökostrom-Erzeugung, denn die meist am Dach montierten Module verursachen weder Lärm noch Abgase, stellen keine große Unfallgefahr dar und stören auch nicht das Landschaftsbild, wie es Windkraftwerken vorgeworfen wird.

Weitere Vorteile:

Nachteile

Ertrag

In Mitteleuropa können Solarzellen ungefähr 1000 kWh/kW/Jahr erzeugen, wenn sie optimal nach Süden ausgerichtet und fix montiert sind. Eine Südabweichung um +/−45° vermindert den Energieertrag um 10%. Werden die Solarzellen mit einem Motor immer optimal zur Sonne gedreht, steigt der Ertrag um 20–30%.^[2]

Bei senkrechter Montierung erzeugen Solarzellen im Durchschnitt

In Portugal liefern Solarzellen durchschnittlich 1900 kWh/kW/Jahr. Weiter südlich wird es kaum noch mehr, da es dort heißer ist, und das senkt die Effizienz der Solarzellen. Siehe Global Solar Atlas

Flächenbedarf

Für eine Spitzenleistung von 1 kW ist je nach Art und Wirkungsgrad der Solarzellen eine Fläche von 6–7 m² nötig. Bei Aufständerung und Südausrichtung belegen die Solarzellen ca. das 2,5-Fache ihrer eigenen Fläche.^[3] Inklusive Zufahrtswege und dgl. ergeben sich 30–40 m²/kW. Bewegliche Solarzellen benötigen mehr Fläche, damit sie sich nicht gegenseitig verschatten.^[4]

Potenzial

Bei der Einschätzung der Zukunftsaussichten von Solarzellen kommen deren Liebhaber ins Schwärmen. Man kann leicht vorrechnen, dass Solarzellen unseren gesamten Energiebedarf decken könnten. Interessant finde ich jedoch, dass selbst bei der Nutzung aller südorientierten Dachflächen Österreichs nur 10 TWh/Jahr (nach anderer Schätzung über 20 TWh/Jahr) an Solarstrom gewonnen werden könnten – das ist gerade ein Sechstel (bzw. ein Drittel) unseres heutigen Stromverbrauchs. Und dabei wollen wir doch am liebsten auch alle unsere Autos mit der "Kraft der Sonne" antreiben, oder? In Deutschland wurden vergleichbare Werte (max. 25% des Stromverbrauchs) errechnet. Das deutsche Umweltministerium und der Industrieverband BDI sehen die sinnvolle Grenze bei 20% des Stromverbrauchs (120 TWh/Jahr).^[5]

Also theoretisch haben Solarzellen ein hohes Potenzial, aber von dessen Ausschöpfung sind wir sehr weit entfernt und Grenzen sind erkennbar. Solarzellen auf dem freien Feld werden bereits kritisiert.

Alternativen

Die Sonnenenergie kann man nicht nur zur Gewinnung von Strom, sondern auch zur Gewinnung von Wärme verwenden. Montiert man Sonnenkollektoren anstatt von Solarzellen am Dach, erntet man ca. 3 Mal so viel Energie (ca. 400 kWh/m²/Jahr). Damit kann man Heizen und Warmwasser erzeugen.

Die Wärme der Sonnenstrahlen kann man auch wie in einem Wärmekraftwerk zur Stromproduktion verwenden. Solche Sonnenwärmekraftwerke haben einen höheren Wirkungsgrad als Solarzellen, sind jedoch nur in heißen, trockenen (Wüsten-)Gebieten einsetzbar, z. B. in Spanien und Afrika. Für Mitteleuropa sind Sonnenwärmekraftwerke nicht geeignet. Von den Kosten her sind sie inzwischen nicht mehr günstiger als Solarzellen. Dafür lässt sich die von ihnen erzeugte Wärme leicht speichern, um so auch in der Nacht Strom zu erzeugen bzw. sich dem schwankenden Bedarf anzupassen – was Solarzellen nur mit teuren Akkus können.

Weiter