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Solarstrom und Photovoltaik

Mit Strom aus Kohle, Gas und auch Uran ist es in absehbarer Zeit vorbei, die Reserven erschöpfen sich. Da liegt es nahe, die Kraft der Sonne, die jeden Tag zuverlässig auf die Erde trifft, als Energiequelle zu nutzen.
Tagtäglich strahlt unsere Sonne eine gigantische Energiemenge auf die Erde ab. Bereits mit einem Bruchteil dieser Energie liese sich die gesamte Menschheit mit Strom versorgen.

Photovoltaik ermöglicht die Umwandlung dieses Sonnenlichts in elektrische Energie. Die Energieumwandlung findet mit Hilfe von einzelnen Solarzellen statt, die zu so genannten Solarmodulen oder Solarpanels verbunden werden.

Mittlerweile sind Solaranlagen wirklich für jeden erschwinglich geworden - sogar wenn man kein eigenes Haus hat, kann man Balkon und Terrasse mit Kleinstkraftwerken nutzen.
Und es lohnt sich! Finanziell und nachhaltig!
Balkonkraftwerke
Die eigene Solar-Anlage
Akkuspeicher für Solarstrom
Solarstrom und Elektroautos
Sind Solarzellen umweltfreundlich?

Wie wandelt eine Solarzelle Sonnenlicht in Strom um?

Solarzellen werden aus verschiedenen Halbleitermaterialien hergestellt. Halbleiter sind Materialien, die unter Zufuhr von Licht oder Wärme elektrisch leitfähig werden, während sie bei tiefen Temperaturen nicht leitfähig sind.
Die mit Abstand am meisten auf der Welt produzierten Solarzellen bestehen aus dem Halbleitermaterial Silizium. Silizium bietet den großen Vorteil, dass es das auf der Erde am zweithäufigsten vorhandene Element ist und damit ausreichend Reserven vorhanden sind. Desweiteren ist seine Verarbeitung relativ umweltschonend möglich.

Zur Herstellung einer Solarzelle wird das Halbleitermaterial speziell behandelt, man nennt diesen Vorgang "Dotierung". Darunter versteht man eine gezielte "Verunreinigung" des Halbleitermatierals mit bestimmten chemischen Elementen. Eine Solarzelle besteht nun aus 2 unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten, eine weist einen positiven Ladungsträgerüberschuß auf, die andere einen negativen Ladungsträgerüberschuß. Am Übergang zwischen diesen beiden Schichten baut sich ein elektrisches Feld auf, das zu einer Ladungstrennung der bei Lichteinfall freigesetzten Ladungsträger führt. Über angeschlossene Kontakt kann eine elektrische Spannung abgegriffen werden. Wird der äußere Kreis geschlossen, d.h. ein elektrischer Verbraucher angeschlossen, fließt Strom.
Dach mit Solaranlage

Solarenergie im Energiemix

Ein Nachteil der Technik ist natürlich, dass Energie nur zur Verfügung steht, wenn auch die Sonne scheint, d.h. insbesondere nachts, wenn durch Beleuchtung ein erhöhter Energiebedarf besteht, steht keine direkte Stromerzeugung zur Verfügung. Die Strahlungsenergie schwankt ebenfalls vorhersehbar jahreszeitlich bedingt, sowie täglich abhängig von der Wetterlage. D.h. eine reine Stromversorgung durch Sonnenlicht ist nur dann sinnvoll möglich, wenn geeignete Energiespeicher vorhanden sind. In kleineren Anlagen geschieht dies in Akkusystemen, im großen kann dies z.B. auch durch Pumpspeicher-Wasserkraftwerke erfolgen. Für die Zukunft geplant ist auch eine Umwandlung der Energie in Wasserstoff, e-Fuels und Ammoniak und spätere Rückgewinnung durch den Einsatz von Brennstoffzellen.

Solarenergie ist aber auf jeden Fall aufgrund der völligen Emissionsfreiheit und der generellen Zuverlässigkeit der Sonne als Energiespender ein wichtiger Bestandteil in einem umweltfreundlichen Energiemix.
Podcasts   :::   spannendes hören

Interessante Projekte und Ideen

Standort: Acker und landwirtschaftlich genutzte Flächen

Standort: Baggersee

Standort: Überdachung von Radwegen

  • Erster Radweg mit Solardach in Freiburg - ADFC
    In Freiburg entsteht der erste Radweg Deutschlands mit einer Photovoltaik-Überdachung. Damit kommen Radfahrende nicht nur immer trocken an, die Überdachung produziert auch Solarstrom.

Standort: Parkplatz

Nicht nur die Internetfirma Google hat Ihren Parkplatz als Standort für großflächige Solarmodule entdeckt. Eigentlich einleuchtend: Parkplätze sind große Flächen, die weitestgehend in die Höhe betrachtet ungenutzt sind. Angenehmer Nebeneffekt: die Autos sind vor Sonne und Regen unter den Panels geschützt.
Ein weiterer interessanter Ansatz: Elektroautos können direkt mit der Energie aus der Solaranlage aufgeladen werden. Im Gegenzug kann auch in den Elektro-Autos geladene Energie verwendet werden, wenn in Spitzenzeiten Strom benötigt wird, die ans Netz angeschlossenen Elektro-Autos dienen als Spitzen-Lastpuffer. Und dieser Rückfluss an Strom wird sogar noch vergütet.
2022: Forderung an die Politik
Eigentlich müsste eine Überbauung von Parkplätzen mit Photovoltaik-Anlagen verpflichtend werden. Die Plätze stehen weder ökologisch mit anderen Dingen in Konflikt noch nicht mit der Landwirtschaft und sind ausreichend vorhanden. Aufgrund der oft großen Flächen ist auch das Thema Verschattung oft überhaupt kein Problem.

Für die Wirtschaft: Ein cleverer Anbieter könnte serienmäßig einsetzbare Gestelle anbieten, die man einfach installieren könnte.....
Mit Solarzellen überdachte Parkanlage für Elektroautos

Standort: Schallschutzwand

An mehreren Schallschutzwänden an Autobahnen, Bundesstraßen und Bahnstrecken wurden bereits Solar-Projekte installiert. So hat die Schallschutzwand plötzlich einen doppelten Nutzen!
In Freiburg wurde beispielsweise bereits 2006 auf einer Lärmschutz-Galerie entlang der B31 eine große Solaranlage realisiert.

Standort: Autobahn

Autobahnen sind für die Natur bereits verlorene, versiegelte Flächen. Aber man kann etwas daraus machen! Durch die Überdachung mit Solar-Anlagen kann Strom erzeugt werden: insbesondere für Elektroautos wird so quasi "auf dem Weg" der Strom erzeugt. Außerdem sorgt die so entstehende Verschattung dafür, dass es im Sommer in den Autos nicht ganz so heiß wird, was wiederum Energie spart.

Standort: Raststätten und Parkplätze an Autobahnen

Standort: das Auto selbst

Standort: Dächer von Sport-Stadien

  • 16.07.2022: Solardach des Europa Park Stadions eingeweiht | SC Freiburg
    Mit dem gemeinsamen Betätigen eines überdimensionalen Stromschalters haben der SC Freiburg, die Stadt Freiburg und badenova das Solarkraftwerk auf dem Dach des Europa-Park Stadions eingeweiht. Die 2,4-Mega-Watt-Anlage gilt als eines der weltweit größten Solardächer auf einem Fußballstadion.

Standort: Bahnbrücken

Bahnbrücken haben den Vorteil, dass sie oft unverschattet in guter Lage stehen. Das hat auch die englische Bahn erkannt: 2014 wurde die Bahnbrücke von Blackfriars in London mit Solarzellen überdacht, die 1,1MWp liefern können. Die erzeugte Energie deckt direkt fast die Hälfte des Bedarfs des nahegelegenen Bahnhofs Blackfriars.

Standort: Flughafen

Standort: Staumauer

Standort: Überdachung von Kanälen

In Indien und Kalifornien gibt es Projekte, bei denen Wasser-Kanäle mit Solarzellen überdacht werden. Zum einen kühlt das Wasser unter den Zellen die Anlage, was die Effektivität steigert, zum anderen schützen die Solarzellen das Wasser darunter vor der Verdunstung: eine Win-Win-Situation. Ob die Kanäle selbst ökologisch sinnvoll sind, ist ein anderes Thema, aber es gibt sie und so lassen sie sich definitiv sinnvoller nutzen.
Riesige Solaranlage in der kalifornischen Wüste

Standort: Wüste und abgelegene Regionen

Eigentlich liegt der Gedanke nahe: Wüstengebiete dieser Welt haben sehr viel Sonne und sehr viel Platz, der eigentlich nicht sinnvoll genutzt werden kann: es bietet sich an, hier Solaranlagen im großen Stil zu errichten.
Symbolbild Solare Zukunft

Solarstrom als demokratische Energiequelle

Solarstrom kann auf dem eigenen Dach erzeugt werden - die Genehmigungsverfahren sind in der Regel mittlerweile unkompliziert und überschaubar, die Kosten amortisieren sich in der Regel nach 3-8 Jahren, bei einer erwarteten Lebenszeit von 20-30 Jahren.

In Deutschland gab es 2020 fast 16 Millionen Einfamilienhäuser, hinzu kommen Millionen Mehrfamilienhäuser und Gewerbegebäude.

Keine (!) andere Energieform ermöglicht es Millionen von Menschen, selbst zum Energieerzeuger zu werden. Statt von großen Konzernen in großen Kraftwerken kann Strom von Millionen Bürgern selbst erzeugt werden - ein Punkt der bei der Diskussion über Solaranlagen leider oft gar nicht berücksichtigt wird.

Und die Mieter? Ja, wenn man will, kann man in jeder Suppe ein Haar finden, man muss nur lang genug suchen. Aber zunächst: das ändert nichts (um es zu betonen: so gar gar nichts!) an der zuvor genannten Tatsache. Millionen Menschen können mit Solarstrom zu Energieerzeugern werden! Nicht jedem steht dieser Weg offen, aber sehr sehr vielen - viel mehr auf jeden Fall als nur den Großkraftwerk-Besitzern.

Nochmal: Und die Mieter? Sogar hier gibt es Modelle: z.B. genossenschaftlich organisierte Solar-Anlagen auf dem Wohnhaus, Beteiligungen an anderen Anlagen und andere Wege bieten auch Mietern indirekt die Möglichkeit zum Solarerzeuger zu werden. Natürlich anders, aber auch nicht unmöglich!

Solarstrom für Mehrfamilienhäuser - wie geht das?

Solarstrom als Friedensstifter

Was haben Solarzellen mit Frieden zu tun? Ziemlich viel - wenn man mal z.B. den Russland-Ukraine Konflikt 2022 betrachtet. In dieser traurigen Situation, als Russland in einem nicht provozierten Angriffskrieg seinen Nachbarn überfiel, wurde es in Deutschland plötzlich vielen bewusst: mehr als die Hälfte des in Deutschland verbrauchten Erdgas kam aus Russland. Jahrelange hatte man die Augen vor den demokratischen und menschenrechtlichen Missständen sehr fest geschlossen, es zählte im wahrsten Sinne nur, dass der Rubel rollte und das Gas floss. Nun wurde diese Abhängigkeit und die damit verbundene Erpressbarkeit plötzlich schmerzhaft ans Tageslicht gezerrt.

Was wäre, wenn stattdessen Solarenergie den Strom liefern würde? Keine Abhängigkeit von fragwürdigen Herkunftsländern mehr, auch kein Geld, dass für Öl und Gas an fragwürdige Regime fließt und dort sicher nicht gerade der Menschheit zugute kommt, keine Abhängigkeit von umweltzerstörenden Fördermethoden wie Fracking - einfach nur Sonne, die auf denkbar umweltfreundliche Art und Weise Strom liefert....

Solarstrom als Grundeinkommen für Millionen Menschen

Solarstrom kann für zig wenn nicht gar hunderte Millionen Menschen zu einem gewissen Grundeinkommen werden! Die Anlagen sind mittlerweile so günstig, dass sich die Kosten (hauptsächlich abhängig vom Standort) bereits nach 3-8 Jahren amortisiert haben - und das bei einer Lebensdauer einer Anlage von 20-30 Jahren. D.h. nach wenigen Jahren beginnt der Betreiber einer Solar-Anlage Gewinn zu machen. Er muss weniger Geld für Energie ausgeben, da er diese selbst erzeugt und hat er selbst einen Überschuss, kann er diesen ins große Netz einspeisen und damit sogar selbst noch etwas Geld zusätzlich verdienen.

Und das nicht nur in Deutschland sondern weltweit! Solarenergie hat also auch definitiv ein gewaltiges soziales Potential.

Solarstrom in Bürgergenossenschaften organisiert

 

Projekte und Aussichten

Solarthermische Kraftwerke

Zeitschriften zum Thema Solar und Photovoltaik

 

Visionen und Ideen

Solarzellen statt Asphalt auf Straßen

Statt Asphalt könnten die Straßen der USA eines Tages mit Solarzellen bedeckt sein. Die Möglichkeit, auf diese Weise Strom zu erzeugen, prüft jedenfalls seit Herbst 2009 die US-Firma Solar Roadways aus dem US-Bundesstaat Idaho mit staatlicher Unterstützung. Sämtliche Straße des Landes sollen in deren Vision mit drei mal drei Meter großen Solarzellen gepflastert werden. In wie weit dieser Gedanke ernst zu nehmen ist und überhaupt realisierbar ist, hierzu konnte im Moment keine verlässliche Information gefunden werden - die Firma besteht hauptsächlich aus einem tüftelnden Ehepaar - der Gedanke an sich ist aber natürlich reizvoll. Auch interessant: die Idee in die Solarzellen via LEDs direkte Anzeigen zu integrieren. So könnte die Straße selbst vor Unfällen oder Geisterfahrer warnen. Schade, dass die Firma in patriotischer Manier auch direkt noch ein paar "nette" militärische Nutzungsmöglichkeiten für die Solarenergie mitbewirbt.
  • SolarRoadways
    Die Firma, die an der Entwicklung der in Straßen integrierbaren Solarzellen forscht.
  • Solmove
    Solmove baut intelligente Solarstraßen die Elektroautos mit sauberem Strom und Informationen versorgen können

Lesenswertes....

Solarzellen in Gleisen der Bahn

 

Forschung

Links: Forschung und Entwicklung

Links: Hintergrundwissen

 

Zu berücksichtigen: ein Recycling-System für alte Solarzellen muss aufgebaut werden

Solarzellen haben eine Lebensdauer von ca. 20-30 Jahren - danach müssen sie ausgetauscht werden. Wichtig ist also, dass schon beim Design eines Solarpanels die Recyclingmöglichkeit berücksichtigt wird und entsprechende Einrichtungen geschaffen werden, die die wertvollen Rohstoffe aus den Solarzellen wiederverwerten können.

Zu berücksichtigen: umweltschädliche Produktionsmethoden müssen verboten werden

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