Weshalb braucht es Solarparks und wie kann man wirklich große Mengen an Solarstrom erzeugen?

Um so viel Strom zu erzeugen wie eine große Windkraftanlage mit einer Spitzenleistung von vielleicht zwei oder drei Megawatt, braucht man etwa 500 bis 1000 Solardächer.

Und um mit einem großen Kohle- oder Atomkraftwerk mit einer Leistung im Gigawattbereich, d. h. Tausend Megawatt oder Milliarden Watt zu konkurrieren, bräuchte man wiederum 1000 Mal so viele - das entspricht etwa 2000 Windrädern oder vielleicht einer Million Solardächern. Bei diesen Vergleichen wird davon ausgegangen, dass unsere Solar- und Windkraftanlagen die maximale Leistung erbringen.

Auch wenn Solarzellen saubere und effiziente Energiequellen sind, können sie derzeit nicht wirklich behaupten, dass sie eine effiziente Flächennutzung darstellen. Selbst die riesigen Solarfarmen, die jetzt überall aus dem Boden schießen, produzieren nur bescheidene Mengen an Strom - in der Regel etwa 20 Megawatt oder etwa 1 Prozent so viel wie ein großes Kohle- oder Atomkraftwerk mit 2 Gigawatt. Das britische Unternehmen für erneuerbare Energien, Ecotricity, schätzt, dass man etwa 22.000 Paneele auf einem 12 Hektar großen Gelände braucht, um 4,2 Megawatt Strom zu erzeugen, was ungefähr der Leistung von zwei großen Windturbinen entspricht und ausreicht, um 1.200 Haushalte zu versorgen.

Referenzdaten im Vergleich zu zwei großen Windturbinen:
22.000 Paneele
12 Hektar großes Gelände
4,2 Megawatt Strom
1.200 Haushalte 

Ein Beispiel: das Alamosa Solar Generating Project, Colorado, USA: Das riesige, 91 Hektar große Alamosa Solar Generating Project in Colorado erzeugt mit drei raffinierten Tricks bis zu 30 Megawatt Solarstrom. Erstens gibt es eine riesige Anzahl von Fotovoltaik-Paneelen (500 Stück mit einer Leistung von je 60 kW). Jedes Panel ist auf einer separaten, drehbaren Baugruppe montiert, so dass es der Sonne am Himmel folgen kann. Außerdem sind auf jedem Panel mehrere Fresnel-Linsen angebracht, um die Sonnenstrahlen auf die Solarzellen zu konzentrieren.

Einige Leute sind besorgt, dass Solarparks Land verschlingen, das wir für die eigentliche Landwirtschaft und die Nahrungsmittelproduktion benötigen. Die Sorge um den Flächenverbrauch geht an einem entscheidenden Punkt vorbei, wenn es um die Anbringung von Solarzellen auf Hausdächern geht. Umweltschützer würden argumentieren, dass der eigentliche Sinn der Solarenergie nicht darin besteht, große, zentralisierte Solarkraftwerke zu errichten, damit die mächtigen Energieversorger weiterhin Strom mit hohem Gewinn an stromlose Menschen verkaufen können, sondern darin, schmutzige, ineffiziente, zentralisierte Kraftwerke zu ersetzen, indem man den Menschen die Möglichkeit gibt, ihren Strom selbst dort zu erzeugen, wo sie ihn verbrauchen.

Damit entfällt die Ineffizienz der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, die Luftverschmutzung und die Kohlendioxidemissionen, die sie verursachen, und auch die Ineffizienz der Stromübertragung vom Ort der Erzeugung zum Ort des Verbrauchs durch Freileitungen oder unterirdische Stromleitungen wird beseitigt. Selbst wenn Sie Ihr gesamtes Dach mit Solarzellen bedecken müssten (oder alle Fenster mit Dünnschicht-Solarzellen bekleben), wäre es egal, wenn Sie Ihren gesamten Strombedarf oder auch nur einen großen Teil davon decken könnten: Ihr Dach ist ohnehin nur vergeudeter Platz.

Einem Bericht der European Photovoltaic Industry Association und Greenpeace aus dem Jahr 2011 zufolge besteht keine wirkliche Notwendigkeit, wertvolles Ackerland mit Solarpaneelen zu bedecken: Rund 40 Prozent aller Dächer und 15 Prozent der Gebäudefassaden in den EU-Ländern wären für PV-Paneele geeignet, was etwa 40 Prozent des gesamten Strombedarfs im 2020 ausmachen würde.

Man darf nicht vergessen, dass die Solarenergie die Stromerzeugung an den Ort des Stromverbrauchs verlagert - und das hat große praktische Vorteile. Solarbetriebene Armbanduhren und Taschenrechner benötigen theoretisch keine Batterien (in der Praxis haben sie eine Batteriepufferung), und viele von uns würden sich über solarbetriebene Smartphones freuen, die nie aufgeladen werden müssen.

Straßen- und Eisenbahnschilder werden inzwischen manchmal mit Solarenergie betrieben; blinkende Notfall-Wartungsschilder sind oft mit Solarzellen ausgestattet, so dass sie auch an den entlegensten Orten aufgestellt werden können. In Entwicklungsländern, die reich an Sonnenlicht, aber arm an elektrischer Infrastruktur sind, treiben Solarmodule Wasserpumpen, Telefonzellen und Kühlschränke in Krankenhäusern und Kliniken an.

Warum hat sich die Solarenergie noch nicht durchgesetzt?

Die Antwort auf diese Frage ist eine Mischung aus wirtschaftlichen, politischen und technologischen Faktoren. Aus wirtschaftlicher Sicht ist Strom aus Sonnenkollektoren in den meisten Ländern immer noch teurer als Strom, der durch die Verbrennung schmutziger, umweltschädlicher fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Die Welt investiert massiv in die Infrastruktur für fossile Brennstoffe, und obwohl sich mächtige Ölkonzerne an Ablegern der Solarenergie versucht haben, scheinen sie viel mehr daran interessiert zu sein, die Lebensdauer der vorhandenen Öl- und Gasreserven mit Technologien wie Fracking (Hydraulic Fracturing) zu verlängern.

Politisch sind die Öl-, Gas- und Kohleunternehmen enorm mächtig und einflussreich und widersetzen sich Umweltvorschriften, die erneuerbare Technologien wie Solar- und Windenergie begünstigen. Technologisch gesehen sind Solarzellen, wie wir bereits gesehen haben, ein ständiges "work in progress", und ein Großteil der weltweiten Solarinvestitionen basiert immer noch auf Technologien der ersten Generation. Wer weiß, vielleicht dauert es noch mehrere Jahrzehnte, bis die jüngsten wissenschaftlichen Fortschritte den wirtschaftlichen Nutzen der Solarenergie wirklich überzeugend machen?

Ein Problem bei solchen Argumenten ist, dass sie nur die grundlegenden wirtschaftlichen und technologischen Faktoren abwägen und die versteckten Umweltkosten von Dingen wie Ölverschmutzung, Luftverschmutzung, Landzerstörung durch Kohleabbau oder Klimawandel nicht berücksichtigen - und vor allem nicht die zukünftigen Kosten, die schwer oder gar nicht vorherzusagen sind. Es ist durchaus möglich, dass das wachsende Bewusstsein für diese Probleme die Abkehr von fossilen Brennstoffen beschleunigt, selbst wenn es keine weiteren technologischen Fortschritte gibt; mit anderen Worten, es könnte der Zeitpunkt kommen, an dem wir es uns nicht mehr leisten können, die allgemeine Einführung erneuerbarer Energien aufzuschieben. Letztlich hängen alle diese Faktoren miteinander zusammen. Mit einer überzeugenden politischen Führung könnte sich die Welt schon morgen zu einer solaren Revolution verpflichten: Die Politik könnte technologische Verbesserungen erzwingen, die die Wirtschaftlichkeit der Solarenergie verändern.

Und die Wirtschaft allein könnte schon ausreichen. Das Tempo der Technologie, Innovationen in der Fertigung und Größenvorteile lassen die Kosten für Solarzellen und -module weiter sinken. Allein zwischen 2008 und 2009 sind die Preise nach Angaben des BBC-Umweltanalysten Roger Harrabin um etwa 30 Prozent gesunken, und die zunehmende Dominanz Chinas bei der Herstellung von Solarzellen hat die Preise seither weiter gedrückt. Zwischen 2010 und 2016 sanken die Kosten für groß angelegte Photovoltaikanlagen nach Angaben der US Energy Information Administration um etwa 10-15 Prozent pro Jahr; insgesamt sind die Preise für die Umstellung auf Solarenergie in den letzten zehn Jahren um etwa 90 Prozent gesunken, was Chinas Einfluss auf den Markt weiter gefestigt hat. Sechs der zehn größten Solarhersteller der Welt sind inzwischen Chinesen; 2016 kamen rund zwei Drittel der neuen US-Solarkapazitäten aus China, Malaysia und Südkorea. 

Andere Formen der Energieerzeugung.

Solarzellen sind nicht die einzige Möglichkeit, Strom aus Sonnenlicht zu gewinnen - und auch nicht unbedingt die beste. Da gibt es zum Beispiel einen Parabolspiegel-Sonnenkollektor, der einen Stirling-Wärmemotor antreibt: 16 Spiegel fangen das Sonnenlicht ein und konzentrieren es auf einen Stirlingmotor, der ein äußerst effizienter Stromerzeuger ist. Wir können auch Solarthermie (Absorption von Wärme aus dem Sonnenlicht zur Erwärmung des Wassers im Haus), passive Solarenergie (Konstruktion eines Gebäudes zur Absorption von Sonnenlicht) und Solarkollektoren nutzen.

Wendepunkt für die Solarenergie.

Es wird erwartet, dass der Wendepunkt für die Solarenergie erreicht wird, wenn sie die so genannte Netzparität erreicht, was bedeutet, dass selbst erzeugter Solarstrom genauso billig wird wie Strom, den man aus dem Netz bezieht. Viele europäische Länder werden diesen Meilenstein voraussichtlich bis 2020 bis 2025 erreichen. Die Solarenergie hat in den letzten Jahren sicherlich sehr beeindruckende Wachstumsraten verzeichnet, aber man darf nicht vergessen, dass sie immer noch nur einen Bruchteil der gesamten Weltenergie ausmacht. Im Vereinigten Königreich beispielsweise rühmte sich die Solarbranche 2014 eines "Meilensteins", als sie die installierte Gesamtkapazität von Solarmodulen von etwa 2,8 GW auf 5 GW fast verdoppelte. Das sind aber immer noch nur ein paar große Kraftwerke und bei maximaler Leistung gerade einmal 8 Prozent des gesamten britischen Strombedarfs von etwa 60 GW (unter Berücksichtigung von Faktoren wie Bewölkung würde sich der Wert auf einen Bruchteil von 8 Prozent reduzieren).

Nach Angaben der US Energy Information Administration wird der Anteil der Solarenergie an der gesamten Stromerzeugung in den Vereinigten Staaten, wo die Photovoltaik erfunden wurde, im Jahr 2020 nur 3 % betragen. Das ist etwa 2,3 Mal so viel wie 2017 (damals lag der Anteil der Solarenergie bei 1,3 Prozent), 3,3 Mal so viel wie 2016 (damals lag der Anteil bei 0,9 Prozent) und etwa 7,5 Mal so viel wie 2014 (damals lag der Anteil der Solarenergie bei nur 0,4 Prozent). [9] Dennoch ist dies immer noch weniger als ein Drittel des Anteils von Kohle und 26 Mal weniger als alle fossilen Brennstoffe zusammen. [10] Selbst bei einer Verdopplung der US-Solarenergie würde diese nicht viel mehr als die Hälfte des heutigen Kohlestroms erzeugen (10 × 3 = 6 Prozent, verglichen mit 10 Prozent für Kohle im Jahr 2020). Es ist bezeichnend, dass zwei der wichtigsten jährlichen Energieberichte der Welt, der BP Statistical Review of World Energy und die Key World Energy Statistics der Internationalen Energieagentur, die Solarenergie kaum erwähnen, außer in einer Fußnote.

Der Anteil der Solarenergie an der Stromerzeugung steigt von Jahr zu Jahr, ist aber immer noch nicht annähernd so hoch wie der Anteil der Kohle. In einigen Ländern ist die Lage besser, in anderen schlechter. Wird sich das in absehbarer Zeit ändern? Es könnte sein. Einem Papier von Forschern der Universität Oxford aus dem Jahr 2016 zufolge sinken die Kosten für Solarenergie derzeit so schnell, dass sie bis 2027 20 Prozent des weltweiten Energiebedarfs decken könnte. Noch bescheidener ist die Vorhersage der US-Energiebehörde EIA, dass die Solarenergie im Jahr 2050 20 % des gesamten US-Stroms liefern wird. Kann dieses Wachstumstempo überhaupt noch anhalten? Könnte die Solarenergie wirklich etwas zum Klimawandel beitragen, bevor es zu spät ist?