«Im Prinzip haben wir kein Energieproblem»

«Im Prinzip haben wir kein Energieproblem»

Gefäss: 
Teaserbild-Quelle: Eclipse.sx
Die Geschichte der Photovoltaik ist über 170 Jahren alt. Die Öffentlichkeit interessiert sich aber erst seit ein paar Jahren für diese Technologie. Bis es soweit war, brauchte es eine Erdölkrise, einen erhöhten Energiebedarf und viele Fördermittel. An der Fachtagung zeigten die Referenten auf, wo die Photovoltaik heute steht.
 
Die erste Erdölkrise wurde im Jahr 1973 künstlich herbeigeführt und war Ausdruck eines politischen Konflikts: Sie sollte die westliche Welt unter Druck setzen und Israel zum Einlenken bewegen (siehe Kasten «Die erste Erdölkrise der Welt»). Das gelang aber nicht. Stattdessen bewirkte die Krise ein Umdenken: Vielen Industrieländern wurde zum ersten Mal bewusst, wie verletzlich sie sind, weil sie von nicht erneuerbaren Energien abhängig sind. In den Mittelpunkt des Interesses rückten deshalb die bis dahin wenig beachteten alternativen Energieträger, mit der Folge, dass die Forschungsaktivitäten auch in der Photovoltaik verstärkt wurden (siehe Kasten «Stichwort»). Welche Fortschritte die Technologie seither gemacht hat und wo sie heute steht, war Gegenstand der Empa-Fachtagung «Strom aus der Sonne – Photvoltaik in der Schweiz». Beleuchtet wurden die Entstehungsgeschichte, die Vor- und Nachteile sowie die Problematiken.
 
Gleich zu Beginn der Tagung stellte Referent Stefan Nowak, Programmleiter Photovoltaik beim Bundesamt für Energie, klar: «Wir haben eigentlich gar kein Energieproblem, denn diese liefert uns die Sonne kostenlos zur Genüge.» So könnte ein einziger Tag Sonnenenergie ungefähr 10 000 Tage des Weltenergiebedarfs decken. «Die Herausforderung besteht darin, diese Energieform zu nutzen und zwar so, dass sie bezahlbar ist und jederzeit zur Verfügung steht. Die Technologie dafür gibt es schon, sie muss teilweise verbessert und viel mehr angewandt werden.»
 
Ernten kann man die Sonnenenergie auf zwei Arten: mit thermischen Solarkollektoren, mit denen Wärme für die Heizung und das Brauchwasser erzeugt wird. Und mit Photovoltaikmodulen, auch Solarmodule genannt, die die Strahlung der Sonne direkt in Strom umwandeln. «Photovoltaikmodule bestehen hauptsächlich aus bläulich glänzenden kristallinen Siliziumsolarzellen. Daneben gibt es aber noch etliche andere Technologien, die schon auf dem Markt sind oder gerade in der Entwicklungsphase stecken», sagte Referent Frank Nüesch, Leiter der Empa-Abteilung Funktionspolymere.

 

Das Problem: Seltene Metalle

Die heute erfolgreichste von ihnen ist die auf Cadmium Tellurid basierende Dünnschichttechnologie. Durch Hochskalieren des Herstellungsprozesses ist sie zur kostengünstigsten Photovoltaiktechnologie schlechthin geworden. Anders als bei der herkömmlichen kristallinen Siliziumtechnologie wird das Modul nicht aus vielen einzelnen Solarzellen zusammengesetzt, sondern aus einer grossflächigen Beschichtung produziert. Das Problem bei gewissen Dünnschichttechnologien ist aber, dass für ihre Herstellung seltene Elemente wie Gallium, Indium und Tellur benötigt werden. Bei der gegenwärtigen Entwicklung der Produktion ist das zwar noch kein Thema. «Bei einer universellen, grossflächigen Anwendung dieser Dünnschichttechnologien wird die Ressourcenfrage jedoch immer wichtiger. Als Alternative dazu werden deshalb auch Dünnschichttechnologien, die auf Silizium oder organischen Halbleitern basieren verfolgt», erklärte Nüesch.
 

Boom dank Subventionen

Dessen ungeachtet nimmt die Nachfrage nach Photovoltaik kontinuierlich zu. Laut Referent Adrian Kottmann, Inhaber der Energiefirma BE Netz AG, wächst der Markt mit bis zu 40 Prozent jährlich: «Das hängt damit zusammen, dass es zur heutigen Stromproduktion dringend Alternativen braucht. Dazu gehören die Biomasse, die Wind-, Wasser- und Sonnenkraft.» Der Aufschwung der Photovoltaik ist damit zu erklären, dass die Solarmodule dank der Forschung immer billiger werden. Dadurch sinkt auch der Preis des Photovoltaik-Stroms, der in das öffentliche Netz eingespeist wird.
 
Mit den Modulen lassen sich sowohl Strom für den eigenen Haushalt als auch Strom für das öffentliche Netz (netzgekoppelte Anlagen) erzeugen. Beide Varianten haben ihre Vorteile: Bei den Solaranlagen für den Eigenverbrauch fällt für den Hausbesitzer die Stromrechnung weg, weil er seine eigene Energie produziert. Bei den netzgekoppelten Anlagen erhält der Produzent am Ende des Monats Geld, weil er seinen Strom in das örtliche Netz gespeist und somit auf dem Markt verkauft hat.
 

Dächer eignen sich am besten

Den weltweiten Solarboom haben aber eigentlich die Subventionen ausgelöst. Denn um die Umwelt zu schützen, haben Länder auf der ganzen Welt Fördermittel für das nachhaltige Bauen gesprochen. Das hat viele Private und Firmen dazu bewegt, in die Solartechnologie zu investieren. Hierzulande ist der Solarboom, wenn auch weniger stark, dank der kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV) ebenfalls ausgebrochen. Nun stellt sich aber die Frage, wo man die vielen Anlagen aufstellt. Die Schweiz hat keine Freiflächen, auf denen man sie nebeneinanderstellen könnte. Photovoltaik-Kraftwerke oder thermische Solarkraftwerke, die die Sonnenstrahlen via Spiegel indirekt in Strom umwandeln, sind nicht möglich. «Aus diesem Grund werden die Anlagen vorzugsweise auf Dächern und Fassaden montiert. Denn hierzulande eignen sich bestehende überbaute Flächen am besten dafür», erklärte Kottmann. Würde man alle dafür in Frage kommenden Dächer in der Schweiz mit Photovoltaik ausstatten, könnte man rund ein Drittel des derzeitigen Elektrizitätsendverbrauchs decken. Das ist möglich, weil die Sonneneinstrahlung hierzulande sehr gut ist. Auf einer horizontalen Fläche liegt sie bei rund 1100 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. Die höher gelegenen Gebiete erreichen sogar Leistungswerte über 1400 Kilowattstunden. Um die gesamte Schweiz mit Solarstrom versorgen zu können, müsste man allerdings eine Fläche von knapp 600 Quadratkilometern mit Photovoltaik ausrüsten. Weil aber das geeignete Gelände dafür fehlt, bleibt es diesbezüglich vorerst einmal beim theoretischen Gedankenspiel. Florencia Figueroa
 
 

Die erste Erdölkrise der Welt

Bis zur ersten weltweiten Erdölkrise im Jahr 1973 galten die fossilen Energiereserven in den Industrieländern als beinahe unerschöpflich. Einen erheblichen Schock löste deshalb das Embargo der Organisation Erdöl exportierender Länder (OPEC) aus. Diese beschloss, die Erdölexporte zu drosseln und die Abgabepreise zu erhöhen. Auslöser dieser Handlung war der sogenannte Jom-Kippur-Krieg: Am 6. Oktober 1973, während des jüdischen Feiertags Jom Kippur, griffen Ägypten und Syrien gemeinsam Israel auf dem Sinai und den Golan-Höhen an. Sechs Tage zuvor wurden diese Gebiete von Israel erobert.
 
Nachdem der Jom-Kippur-Krieg zugunsten von Israel ausgegangen war, entschieden die OPEC-Länder am 17. Oktober 1973, über das Erdöl Druck auf die Industrieländer und Israel auszuüben. Das Embargo wirkte: Binnen weniger Tage wurde die Energie knapp, der Treibstoff musste rationiert werden, die Benzinpreise stiegen und Tempolimits sowie autofreie Sonntage wurden eingeführt. Zum ersten Mal wurde deutlich, dass die OPEC über eine der wichtigsten Ressourcen der Weltwirtschaft verfügte und dass die westlichen Länder dadurch von der Organisation abhängig sind. Dieses neue Bewusstsein führte zu einem Umdenken. (ffi)