Solarenergie: Sonnige Zeiten
Ohne Solarenergie keine Energiewende. Doch um die Technik richtig zu nutzen, müssen wir die Versorgung dezentralisieren.
Viele alte Kulturen verehrten die Sonne, denn sie spendet Wärme und Licht und damit Leben. Die moderne Zivilisation hingegen holte ihre Energieträger aus den Tiefen der Erde. Denn deren Vorteil schien klar: Mit Kohle, Gas und Öl kann man unabhängig von Jahreszeiten und geografischen Bedingungen Wärme und Strom produzieren – und viel Geld verdienen. Zuletzt setzte sich aber doch die Erkenntnis durch, dass ihnen nicht die Zukunft gehört. Bei der Verbrennung produzieren sie Kohlendioxid, das den Treibhauseffekt in der Erdatmosphäre anheizt. Außerdem sind die Vorräte begrenzt.
Jetzt hat die Industriegesellschaft die Sonne wiederentdeckt. Denn die schickt binnen einer Stunde genug Energie auf die Erdoberfläche, um den Bedarf der Menschheit fast ein ganzes Jahr lang zu decken – und das verlässlich über kommende Jahrmillionen hinweg. Solarzellen können diese Energie direkt in Strom umwandeln, solarthermische Anlagen erhitzen damit eine Flüssigkeit und treiben mit dem Dampf Turbinen für die Stromerzeugung an.
Vor allem der Boom der Photovoltaik ist beeindruckend. Die Gesamtleistung aller aufgestellten Solarzellen wuchs weltweit von bescheidenen 150 Megawatt im Jahr 1992 auf rund 42.000 Megawatt (42 Gigawatt) 2010. Allein in Deutschland sind bereits 17 Gigawatt installiert – das entspricht in der Mittagssonne der Leistung von 12 großen Atomkraftwerken.
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Auslöser war das von vielen Ländern kopierte Erneuerbare-Energien-Gesetz, das Solarmodul-Betreiber reichlich belohnt, wenn sie ihren Strom ins Netz einspeisen. Solarzellen wurden zum Massenprodukt, die Kosten sanken auf unter einen Euro pro Watt.
Dennoch kocht in der Diskussion um die grüne Energiewende immer wieder der Unmut hoch. Kritiker bemängeln zu niedrige Wirkungsgrade, zu geringe Sonneneinstrahlung, schwankende Erträge, die das Stromnetz belasten, und ökonomisch bedenkliche Subventionen. Solarenergie, sagen sie, könne hierzulande nie mehr als eine Nischenlösung sein.
Das Problem an dieser Denkweise ist, dass sie die Solarenergie an den Kriterien des fossilen Energiezeitalters misst. Sie soll sich nahtlos in die Struktur unseres komplexen, weitläufigen Stromnetzes einpassen, in dem Gigawatt statt Megawatt zählen und ordentliche Renditen erwartet werden. Für Hermann Scheer, den im vergangenen Jahr verstorbenen Vordenker der Energiewende, war dies der falsche Ansatz. Beharrlich hat er darauf hingewiesen, dass das Potenzial der Solarenergie sich nur dann richtig entfalten kann, wenn wir ein anderes, dezentrales Energiesystem aufbauen. In dem erzeugt man Strom und Wärme möglichst dort, wo sie verbraucht werden, und stellt sie nicht über lange Energieketten aus Bergwerken, Kraftwerken und Überlandleitungen, aus Ölfeldern, Raffinerien und Pipelines bereit.
Vor allem private Haushalte können vom Solarstrom profitieren. Denn trotz einer durchschnittlichen Einstrahlung von nur 100 Watt pro Quadratmeter – in Spanien sind es 230 – ist das Solarpotenzial auch im nicht gerade sonnenverwöhnten Deutschland erstaunlich hoch. Im Jahr 2007 zeigte die Fachhochschule Osnabrück mit einem Solarkataster, dass die Dächer der niedersächsischen Stadt zusammen genug Fläche böten, um alle 90.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Eine Studie des saarländischen Umweltministeriums errechnete Anfang dieses Jahres, dass das Solarpotenzial in dem kleinen Bundesland sogar dreieinhalb Mal so hoch ist wie die Strommenge, die die Privathaushalte dort jährlich verbrauchen. Erstaunlich daran ist, dass diese Berechnungen für heutige Solarmodule aus Silizium gelten, deren Wirkungsgrad mit 14 bis 17 Prozent noch deutlich niedriger ist als der von Großkraftwerken. Inzwischen bieten weitere Städte, darunter Berlin und Hamburg, Online-Solarkataster an, in denen die Bürger das Solarpotenzial ihres Hauses ermitteln können.
Mal wieder wird "Wasserstoff" als Energiespeicher genannt. Gut, der wäre ideal, weil der Ausgangsstoff "Wasser" (fast) überall in (fast) beliebiger Menge verfügbar ist, und der andere bei der Elektrolyse entstehende Stoff, nämlich Sauerstoff, noch nicht einmal im Tank gespeichert werden muss, sondern einfach in die Erdatmosphäre abgegeben werden kann und dort später wieder entnommen werden kann.
Dummerweise nur hat Wasserstoff über die Gesamtkette Strom Elektrolyse -> Wasserstoff -> Speicherung (Druck, Tieftemperatur oder Hydrid) -> Wasserstoff -> Verstromung einen miesen Wirkungsgrad. Sogar einen ganz miesen. An der Verbesserung wird seit Jahrzehnten geforscht. Fortschritte: Keine wesentlichen.
Im Vergleich dazu haben Akkus auf Basis von Alkalimetallen (Li-Ion, Natrium-Schwefel, Zebra-Batterie) riesige Fortschritte gemacht. Gute kommerziell erhältliche Li-Ion-Zellen haben Wirkungsgrade weit über 90% und halten viele, viele tausend Zyklen durch. Hauptproblem ist das teure Lithium. Hier verspricht Natrium-Schwefel eine interessante Alternative für große, fest installierte Speicher zu werden. Hauptproblem ist zwar die Betriebstemperatur von ca. 300 °C. Jedoch sind Natrium und Schwefel bei dieser Temperatur flüssig, und so kann man die Kapazität einer Zelle einfach vergrößern, indem man sie mit größeren "Tanks" versieht, ohne, dass die teuren Teile der Zelle (Festelektrolyt, Elektroden) mit vergrößert werden müssten!
Jag
Die Wasserstofferzeugung aus Strom ist höchst effektiv. Siehe Kommentar #75
Die Wasserstofferzeugung aus Strom ist höchst effektiv. Siehe Kommentar #75
...als ein schwedisches Großstrommonster zu füttern. Und die Kosten von Fukushima trägt eben auch der kleine Japsi.
Generell sollte es keine Subvention für jegliche Stromerzeugung geben. Selbst Kohlestrom wird heute noch mit 100-200k€/Jahr und Arbeitsplatz gefördert.
Die Ironie bei Solar ist, dass gerade jetzt die Wirtschaftlichkeit anfängt: Bei zu erwartenden minimalen steigenden Umlagekosten sind enorme Stromproduktion zu erwarten.
Aus dem Grund währe es aus meiner Sicht falsch, die Sparte auszulöschen. Aber das scheint ja typisch Bundesrepublik zu sein: Man macht gratis Grundlagenforschung für die Welt und die Gewinne und Produktion überlässt man anderen...
Damit wird dieses Jahr ca 5% des Nettostromverbrauchs erzeugt.
Die Wirkungsgrade bei der PV sind tatsächlich irrelevant, was allein zählt ist der Preis je KWp.
Die Speicherung von Strom in Wasserstoff ist hocheffektiv. Als Beispiel kann man das neue Kraftwerk von Enertrag aufführen das allerdings mit der günstigeren Technik Windkraft betrieben wird. Dort wird mit einem Wirkungsgrad von 81% Wasserstoff erzeugt das einmal zum Tanken genutzt werden soll. Es kann aber auch direkt ins Erdgasnetz eingespeist werden und Mini-BHKW mit Nutzungsgraden von 90% antreiben.
Was das Tanken betrifft so kann mit Kosten von ca 70 Cent ein Liter Benzin ersetzt werden. Die Steuer kommt noch hinzu.
PV ist schon heute für Privatleute rentabel u. man sollte darauf achten daß der erzeugte Strom vorrangig selbst verbraucht wird u. nur der Überschuß eingespeist wird. Auf diese Weise kann auch ohne Akku bis zu 50% des eigenerzeugten Stroms verbraucht werden.
Somit wird die EEG-Umlage auch um die Hälfte der Kosten entlastet.
Übrigens wird 2012 jeder Zubau von 1 GW PV die Umlage nur noch um 0,03 Cent/kwh erhöhen. 2012 sind es dann nur noch 0,02 Cent.
Verwenden die Erzeuger die Hälfte des PV-Stroms selbst kann man diese Werte sogar noch halbieren!
Schon jetzt sieht man unter EEX daß PV die Spitzenlast wegnimmt u. selbst jetzt im Januar die Last von 8 GW übernimmt. Logisch daß die Konzerne schwarz sehen weil ihre Gewinne sinken!
Sie haben nach einem durchschnittlichen Haushalt gefragt und meine Rechnung galt dafür...aber natürlich gibt es Anlagen die größer dimensioniert sind und damit netto einspeisen, statt nur den Eigenverbrauch zu decken - umso besser :) Das ändert ja nichts an den Kosten/Armortisierung ;)
Zur Heizung:
Dies hat mit der Photvoltaik nichts direkt zu tun.
Da gibt es verschiedenste Möglichkeiten. Strom wird zumindest für eine Umwälzpumpe gebraucht, das wäre im Jahresverbrauch eingerechnet. Wer eine "Stromheizung" (z.B. Nachtspeicher) hat (nur sehr geringer Prozentanteil) statt einer "Wasserheizung" hat, der wird seinen Strombedarf sicher nicht per PV decken können, da diese Systeme sehr viel Strom verbrauchen und damit teuer und ineffizient sind.
Zum Heizen kann benutzen: Gas, Öl, Holz/Hackschnitzel, Solarthermie, Geothermie, Eisheizung oder andere Wärmepumpen jeder Art.
Für Wärmepumpen benötigt man keinen Brennstoff sondern nur Strom (aus einer Einheit Strom werden dabei vier Einheiten Wärme). Ist das Haus gut gedämmt, wird dieser Strombedarf aber durch die eigene PV-Anlage abgedeckt oder übertroffen - daher der Name Null- oder Plusenergiehaus.
Die Wasserstofferzeugung aus Strom ist höchst effektiv. Siehe Kommentar #75
10-15% sind momentan möglich (Studie der Gaswirtschaft DVGW power to gas)
60% Wasserstoff waren vor 1990 im Stadtgas von Berlin.
Mit Änderungen im Gasnetz wären gar 100% H2 möglich.
>>Sie können natürlich gerne auch Milliarden in die Weiterentwicklung von Postkutschen als 'moderne' Alternative zum Auto oder zu LKW stecken...<<
Dann sind EE also für Sie ein Rückschritt vom Auto zur Postkutsche? Nun ja, nicht alles, was hinkt, ist ein Vergleich ;-)
Ich habe auch nicht die Entwicklung von EE mit den Kosten begründet, sondern darauf hingewiesen, daß Sie sich offensichtlich darüber beklagen, solche Entwicklung sei ja viel zu teuer. Was meiner Meinung nach nicht der Fall ist.
>>Vielleicht sollten wir das Geld statt in die EEG lieber in die Entwicklung von KKW der nächsten Generation stecken, wie es die ach so dummen anderen Industrienationen bereits seit etlichen Jahren machen. Aber das könnte ja ein Schritt nach vorne werden.<<
Nö, sollten wir nicht. Kernspaltung bleibt - um auf ihr Kutschenbeispiel zurückzugreifen - primitiv und ineffizient, also mit einer Menge widerwärtigem Müll verbunden. Solange es dafür keine Lösung gibt, bleibt die Sache mit verbesserter Kernkraft sehr akademisch.
Wenn Sie mit verbesserter Kernkraft Fusion meinen, darüber kann man reden. Da kommt nämlich wenigstens viel Energie bei rum und deutlich weniger Müll, vom Risiko eines katastrophalen Unfalls mal abgsehen.
>>[...]diese Generationen als moralisches Totschlagargument für die Durchsetzung der eigenen Weltanschauung zu missbrauchen.<<
War nicht als solches gedacht. Sollte nur ein Hinweis sein, diese Generationen eben doch zu berücksichtigen.
"Entweder Sie sind ein nicht repräsentativer Ausreisser (riesige Anlage, geringer Eigenverbrauch) oder ihre Angaben stimmen nicht mit dem überein, was @ultimazer geschrieben hat"
Wir haben unserer PV-Anlage gleich mit dem Neubau als "In-Dach" Anlage errichtet, d.h. anstatt Dachziegeln ist nun ca. 75% des gesamten Süddachs mit den PV-Panelen abgedeckt - also in der Tat relativ groß im Vergleich zu üblichen Anlagen.
Die restlichen 25% sind für die solarthermischen Kollektoren reserviert, die übrigens daür sorgen, dass wir während ca. 7-8 Monaten im Jahr unser Warmwasser praktisch komplett von der Sonne beziehen. Sogar jetzt im Winter während der letzten vier Sonnentage hatten die Kollektoren genug Wärmeeintrag, um unseren Pufferspeicher ohne Zutun sonstiger Heizung auf 55-60 Grad zu halten.
Gehen tut also viel. Und wenn immer gleich die Wirtschaftlichkeitsrechnung kommt - für mich ist es auch eine Frage der Ästethik, nachhaltig zu leben. So wie z.B. Möbel oder Teppiche zumindest innerhalb der finanziellen Möglichkeiten eher nach Geschmack als nach Wirtschaftlichkeit ausgesucht werden, so gehört für mich auch die sinnvolle Nutzung von solarer Energie zu einem "schönen" Haus.
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