Solarenergie Ausblick

Sonnenstrom trägt immer stärker zur erneuerbaren Energieversorgung bei und gilt unumstritten als eine rasant wachsende Technologie des 21. Jahrhunderts. Weltweit waren bis Ende 2017 Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von rund 400 GW installiert. Das entspricht gut 2% der weltweiten Stromerzeugung. In Anbetracht der Wachstumsraten der letzten 20 Jahre von durchschnittlich 38%, sollte sich der Anteil bis 2020 verdoppeln. Das zeigt, dass im Solarbereich eine vergleichbare Dynamik vorhanden ist, wie beim Ausbau des Mobilfunks.

Die Entwicklung des Solarmarktes ist durch eine hohe Innovationskraft gekennzeichnet, die gleichzeitig die Rahmenbedingungen beeinflusst. So können in Zukunft mit neuen Herstellungsverfahren für Solarmodule die Produktionskosten um bis zu 50% reduziert werden. Bereits heute hat die Umstellung der Sägetechnik für Solarmodule von der Slurry-Sägetechnik auf die Diamantdrahtsäge zu großen Preissenkungen geführt. Der Trend immer preisgünstigerer und effektiverer Solaranlagen wird sich auch langfristig fortsetzen.

Um die Umwandlung von Sonnenergie in Sonnenstrom effektiv umzusetzen, wird insbesondere die Technik von Solarzellen stetig verbessert.

Besonders vielversprechend sind in jüngster Zeit Innovationen von Solarzellen, die auf einen höheren Wirkungsgrad abzielen. So haben Forscher der University of Missouri jüngst eine neue Solar-Leitungstechnik mit Nanodrähten entwickelt, die zu einem Wirkungsgrad von über 90% führt. Aktuell verwendete Solarmodule mit monokristallinen Siliziumzellen haben einen Wirkungsgrad von etwa 20%.

Eine neue Generation von Hybrid Solarmodulen (Virtu Tubes) sollen in Zukunft in einem Arbeitsgang Sonnenenergie sowohl in Solarstrom als auch in Wärme umwandeln. Neben der Platzeinsparung bedeutet das eine Effizienzsteigerung von über 45%.

Eine weitere Innovation um Solarenergie zukünftig effektiver zu nutzen sind Sphelar Solarzellen, die im Gegensatz zu herkömmlichen Solarzellen die Sonneneinstrahlung aus allen Einfallswinkeln nutzen können. Solaranlagen die mit einem Motor oder Tracker dem Sonnenlicht nachgeführt werden, sind auf Dächern nur schwer einsetzbar.

Auch mit Mehrfach- oder Tandemsolarzellen wird derzeit intensiv geforscht. Hierbei handelt es sich um Solarzellen, in denen zwei oder mehrere unterschiedliche Halbleitermaterialien wie ein Sandwich übereinandergesetzt werden, die unterschiedliche Wellenbereiche des Sonnenlichts nutzen können. Im Ergebnis kann der Wirkungsgrad mit Mehrfachsolarzellen auf über 40% erhöht werden. Zwar ist die Herstellung von Mehrfach- und Tandemsolarzellen teuer und aufwendig, doch sind aufgrund der stärkeren Strahlungsbündelung wesentlich kleine Solarzellenflächen ausreichend.

Die Verwendung organischer Solarzellen bzw. Plastiksolarzellen, die aus Kunststoffen statt kristallinen Halbleitern bestehen, ist noch recht neu. Diese sind deutlich günstiger und vielseitiger verarbeitbar (beispielsweise als dünne Folien). Allerdings ist der Wirkungsgrad mit 13% noch geringer als bei kristallinen Halbleitern.

Hinzu kommen weitere Innovationen bei einigen Komponenten wie Solarstromspeicher, Wechselrichter und Steuerungslösungen, mit der sich der Eigenverbrauch auf mehr als 85% erhöhen lässt. Auch durch eine Optimierung von Bauteilen, Grundkonstruktionen und Herstellungsverfahren lassen sich noch entscheidende Einsparungen erzielen. So konnten beispielsweise die Materialkosten für einen Netzwechselrichter im Rahmen des Forschungsprojektes „LeiKoBa“ um 22% gesenkt werden.

Welche dieser vielversprechenden Entwicklungen letztendlich auf dem Solarmarkt durchsetzen wird, ist heute noch nicht abzusehen. Es zeigt sich aber, dass signifikant höhere Wirkungsgrade bei gleichzeitig geringen Herstellungskosten je kWh erreichbar sind. Langfristig werden die Kosten der Stromerzeugung mit einer eigenen PV-Anlage nur halb so hoch sein wie der Strom vom Energieversorger. Somit bietet eine Photovoltaikanlage als Eigenverbrauchssystem enorme Vorteile bei der Energieversorgung. Um diesen dynamischen Wandel der Stromerzeugung mitgestalten zu können, wird jedoch auch eine ausführliche Planung und Beratung immer wichtiger.

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