Alternative Energien: Das Solar-Sandwich

Von Ralph Diermann

Mit einer neuen Technologie gewinnen Photovoltaik-Hersteller doppelt so viel Strom aus Sonnenlicht wie bisher. Für die Zukunft versprechen die Konzerne Solarenergie, die so billig ist wie Strom aus Kohlekraftwerken. Möglich wird die Rekord-Ausbeute mit einem einfachen Trick.

Solarenergie: Hohe Ausbeute durch Linsen-Trick Fotos
SolFocus

Eine starke Lupe und ein Blatt Zeitungspapier - mehr braucht es nicht, um ein Lagerfeuer zu entfachen. Zumindest sofern die Sonne kräftig scheint: Sie hat so viel Energie, dass das Papier in Flammen aufgeht, wenn die gebündelten Sonnenstrahlen darauf treffen.

Jetzt will auch die Photovoltaikindustrie dieses so einfache wie wirkungsvolle Prinzip nutzen. Unternehmen und Forschungsinstitute arbeiten an neuartigen Solarmodulen, die mit besonderen Linsen ausgerüstet sind. Wie eine Lupe konzentrieren sie die einfallenden Sonnenstrahlen um das 500- bis 1000fache - und damit auch deren Energiegehalt. Die Solarzellen können so auf sehr kleiner Fläche viel Strom gewinnen.

Mit der CPV-Technologie (Concentrated Photovoltaics) erzielen Wissenschaftler heute im Labor bereits Wirkungsgrade von 40 Prozent und mehr. Bei fabrikgefertigten CPV-Modulen sind es immerhin noch 30 Prozent. Ein enorm hoher Wert - die handelsüblichen Siliziummodule kommen gerade einmal auf die Hälfte.

Und während die Hersteller konventioneller Module mühsam um jedes Zehntelprozent mehr Wirkungsgrad kämpfen, schrauben die Konzentrator-Spezialisten die Effizienz ihrer Produkte binnen kürzester Zeit gleich um ganze Prozentpunkte nach oben. Dabei ist das Ende der Fahnenstange längst noch nicht erreicht: "Ich gehe davon aus, dass wir auf Zellebene in den nächsten Jahren die Fünfzig-Prozent-Marke knacken werden", sagt Andreas Bett vom Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, das großen Anteil an der Entwicklung dieser Technologie hat. Bett wird Ende Oktober mit dem Deutschen Umweltpreis ausgezeichnet, er ist einer von drei Preisträgern in diesem Jahr.

Sonnenstrom für unter zehn Cent pro Kilowattstunde

Möglich wird die Rekord-Ausbeute mit einem einfachen Trick: Da das gebündelte Sonnenlicht auf eine winzige Fläche fällt, können die Modulhersteller teure Materialien verwenden, denn sie brauchen nicht viel davon. Meist setzen sie Halbleiter-Verbindungen etwa aus Gallium, Indium oder Germanium ein, welche die Solarstrahlung sehr gut verwerten. Die Unternehmen schichten dabei gleich mehrere verschiedene Halbleiter übereinander - wie auf einem üppig belegtem Sandwich. Der Clou dabei: Da jede Schicht andere Wellenlängen absorbiert, nutzen die Zellen einen viel größeren Spektralbereich des Sonnenlichts aus als die klassische Silizium-Photovoltaik. Doch auch Siliziummodule könnten mit einer speziellen Beschichtung ein breiteres Strahlungsspektrum erschließen - Forscher aus Cambridge arbeiten zurzeit an einem solchen Konzept.

Der hohe Wirkungsgrad und der geringe Materialbedarf machen den Strom aus den CPV-Anlagen sehr günstig. "In Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung können Sie damit heute schon für deutlich unter zehn Cent pro Kilowattstunde Strom erzeugen", sagt Bett. Voraussetzung dafür seien jedoch gute Konditionen bei der Finanzierung der Anlage. Die US-amerikanischen Analysten von GTM Research gehen davon aus, dass die Kosten bis 2015 sogar auf sieben Eurocent fallen werden. Damit wäre die Solarenergie etwa genauso billig wie Strom aus Kohlekraftwerken.

Allerdings sind solche Vorhersagen mit Vorsicht zu genießen. Denn wie günstig der CPV-Strom eines Tages tatsächlich sein wird, hängt neben den Kapitalkosten und dem Standort der Anlage auch davon ab, wie viele Module produziert werden - je höher die Stückzahl, desto niedriger die Fertigungskosten.

Dirk Morbitzer, Geschäftsführer des Beratungsunternehmens Renewable Analytics, hält die Kostenprognose aber grundsätzlich für richtig: "Abhängig davon, welche Sonneneinstrahlung und welche Finanzierungsbedingungen angesetzt werden, ist es absolut realistisch, dass die Kosten bis 2015 sogar auf unter sieben Cent sinken werden." Angesichts des gegenwärtigen Preisverfalls gelte dies allerdings genauso für die Solarsysteme ohne Konzentrator-Technik, betont der Analyst.

Große CPV-Solarparks geplant

Nach Jahren der Forschung sind die Unternehmen jetzt in die Serienfertigung eingestiegen. Die zur französischen Soitec-Gruppe gehörende Freiburger Firma Concentrix zum Beispiel baut zurzeit in San Diego eine große CPV-Produktion auf. Allein in Kalifornien will das Unternehmen bis 2015 Solarparks mit einer Leistung von 300 Megawatt errichten.

Dass die Anlagen fern der Heimat entstehen, ist kein Zufall. Denn die Konzentrator-Technologie arbeitet nur effizient, wenn die Solarstrahlung direkt auf die Module fällt. Verbirgt sich die Sonne hinter Wolken, können sie mit dem Streulicht kaum etwas anfangen. Deshalb eignet sich die Technologie vor allem für Länder mit viel Sonnenschein, etwa für die Mittelmeer-Anrainer. Die etablierte Silizium-Photovoltaik wird die CPV dort nicht verdrängen, da auch sie immer günstiger wird. Ein neuer Hoffnungsträger für die zurzeit so gebeutelte Solarbranche sind die Sandwich-Module aber. Das lockt auch die großen Konzerne: So hat sich Siemens im vergangenen Jahr am US-amerikanischen CPV-Hersteller Semprius beteiligt.

Diesen Artikel...
Aus Datenschutzgründen wird Ihre IP-Adresse nur dann gespeichert, wenn Sie angemeldeter und eingeloggter Facebook-Nutzer sind. Wenn Sie mehr zum Thema Datenschutz wissen wollen, klicken Sie auf das i.

Auf anderen Social Networks teilen

  • Xing
  • LinkedIn
  • Tumblr
  • studiVZ meinVZ schülerVZ
  • deli.cio.us
  • Digg
  • reddit
Forum - Diskussion über diesen Artikel
insgesamt 1351 Beiträge
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    
1. Und jetzt vernetzen Sie das mal…
PsyDyn 30.09.2012
…mit dem anderen Beitrag, um sich die SPON-Melange so richtig auf der Zunge zergehen lassen zu können. Nach Meinung dieses Herrn (http://forum.spiegel.de/f22/zukunft-der-spd-genossen-schmeisst-die-oekos-raus-71985.html) sollte sich die SPD mit solchen Fragen also möglichst nicht beschäftigen.
2.
propagandhi 30.09.2012
Zitat von sysopMit einer neuen Technologie gewinnen Photovoltaik-Hersteller doppelt so viel Strom aus Sonnenlicht wie bisher. Für die Zukunft versprechen die Konzerne Solarenergie, die so billig ist wie Strom aus Kohlekraftwerken. Möglich wird die Rekord-Ausbeute mit einem einfachen Trick. Konzentrierende Photovoltaik erzeugt mehr Strom aus Sonnenlicht - SPIEGEL ONLINE (http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/konzentrierende-photovoltaik-erzeugt-mehr-strom-aus-sonnenlicht-a-858380.html)
Überrascht das irgendwen? Natürlich ist die Solarenergie die Energie der Zukunft, und natürlich ist es die sauberste Energieform. Und wenn die Technik wirklich ausgereift ist, dann gibt es auch kein Energieproblem mehr. Kernkraft dagegen ist eine primitive, unsichere, unsaubere Energieform mit lächerlichem Effizienzgrad. Nukleare Wasserkocher. Und Gelddruckmaschinen eine handvoll Konzerne ohne eigenes Risiko. Der Steuerzahler baut den Kram, haftet auch noch für die Folgen, und muss den Schwachsinns-Strom noch teuer kaufen. Wer sich dieses System ausgedacht hat, gehört öffentlich verprügelt. Das einzige Problem, das die Solargegner haben: Wenn erst mal alle Solarzellen auf dem eigenen Dach haben, und der Strom quasi zum Nulltarif fliesst, dann man den Menschen keine teure Energie mehr Häppchenweise verkaufen und dazu noch die Preise per Kartell festlegen. Da werden ganze Konzerne verschwinden, und eventuell einige Staaten auf den Boden der Realität zurückkommen müssen. Gut so. Fortschritt für die Menschheit aus Wirtschaftspolitischen Erwägungen zu blockieren und zu sabotieren, ist ein Verbrechen, und sollte auch so geahndet werden.
3. Komisch...
u.loose 30.09.2012
Bei dem "Versprechen" muss es sich wohl eher um einen "Versprecher" handeln... 10 Cent sind immer noch doppelt so Viel wie Strom aus Kohle kostet... Aber Vermutlich liegt die Betonung auf "Zukünftig" - so in 20 Jahren wenn dann hoffentlich der anders erzeugte Strom teurer geworden ist. (;-) Man merkt aber, dass der Tag der Veröffentlichung der neuen EEG Umlage näher rückt. Man muss ja irgendwie die 50% Steigerung mit "guten" Nachrichten übertünchen.
4. Wichtig ist, was 'hinten' rauskommt...
tempus fugit 30.09.2012
....um mal ein Wort von H. Kohl zu gebrauchen! Es ist - auch bei PV - garnicht so wichtig, wie gross - oder klein... - die Module sind. Entscheidend ist, was die mit PV erzeugte KW/h kostet und die Zuverlässigkeit/Lebensdauer der Anlage. Sicher ist das ein weiterer - nur Rückwärtsgewandte verweigern sich dem beinahe täglichen Technikfortschritt. Ich bin alt genug, um keine Wunder zu erwarten aber auch jung genug zu sehen, dass diese Fortschritte sich täglich bestätigen! Weiter so - vielfältig, weit gestreut, je nach den klimatischen Gegebenheiten genutzt - das ist, was diese Welt braucht! Nicht verklumpte, unbewegliche Dinosauriertechnik, die nur denen dient, die die Bürger beherrschen - und damit abzocken - wollen!
5. Der Knackpunkt...
Tevje 30.09.2012
... wird mit einem Satz agehandelt: "die Konzentrator-Technologie arbeitet nur effizient, wenn die Solarstrahlung direkt auf die Module fällt. Verbirgt sich die Sonne hinter Wolken, können sie mit dem Streulicht kaum etwas anfangen. Deshalb eignet sich die Technologie vor allem für Länder mit viel Sonnenschein, etwa für die Mittelmeer-Anrainer". Das Problem der Speichertechnologie wird von der höheren Effizienz nicht berührt, es ist aber das entscheidende bei allen 'Alternativ'energien, ohne dessen Lösung alle Alternativen nur Alternaiven bleiben werden. Die Förderung geht an die falsche Addresse. Natürlich sind Speichertechnologien nicht so sexy, wie Windmühlen oder Solarpaneele, und manche brauchen auch viel Platz, wie z.B. Ringwallspeicher oder Pumpkraftwerke, aber auch hier könnte mehr Finanzierung Neues Denken bewirken.
Alle Kommentare öffnen
    Seite 1    
Diskussion geschlossen - lesen Sie die Beiträge! zum Forum...
News verfolgen

HilfeLassen Sie sich mit kostenlosen Diensten auf dem Laufenden halten:

alles aus der Rubrik Wissenschaft
Twitter | RSS
alles aus der Rubrik Technik
RSS
alles zum Thema Energiewirtschaft
RSS

© SPIEGEL ONLINE 2012
Alle Rechte vorbehalten
Vervielfältigung nur mit Genehmigung der SPIEGELnet GmbH

SPIEGEL ONLINE Schließen


  • Drucken Versenden
  • Nutzungsrechte Feedback
  • Kommentieren | 1351 Kommentare
  • Zur Startseite
Fotostrecke
Grafikstrecke: Der weltweite Solarmarkt

Eckpunkte der Solarförderung
Die Koalition hat sich auf ein Paket geeinigt, mit dem die Förderung von Solarstrom gekürzt werden soll - die Eckpunkte im Überblick (Stand: 22. Juli 2010)
Dachanlagen
Etwa 80 Prozent aller Solaranlagen in Deutschland sind auf Dächern installiert. Ihre Förderung zum 1. Juli um 13 Prozent sinken und zum 1. Oktober noch einmal um drei Prozent. Faktisch ist die Kürzung durch die höhere Förderung des Eigenverbrauchs allerdings weit niedriger.
Eigenverbrauch
Solarstrom, der selbst verbraucht wird, wird um acht Cent besser vergütet als ins Netz gespeister Strom - sobald die Jahres-Stromerzeugung 30 Prozent überschreitet. Die faktische Förderkürzung sinkt dadurch deutlich.

Betroffen sind fast alle Anlagen: Die Regelung gilt bis 500 Kilowatt. Eine durchschnittliche Dachanlage hat eine Leistung von fünf Kilowatt, das Fußballstadion Letzigrund in Zürich kommt auf 223 Kilowatt. Die Eigenverbrauchsförderung ist zunächst bis Ende 2011 befristet.
Ackerflächen
Die Förderung entfällt ab Juli 2010, um eine Konkurrenz zum Lebensmittelanbau zu verhindern.
Freiflächen
Die Kürzung für Solarparks soll ab dem 1. Juli um zwölf Prozent sinken und ab dem 1. Oktober um weitere drei Prozent.

Auf Konversionsflächen wie Mülldeponien, alten Industrie- oder Gewerbeflächen oder Militärgeländen ist die Kürzung geringer, da Investoren wegen der Beseitigung von Altlasten höhere Aufwendungen haben. Sie beträgt zum 1. Juli elf Prozent und zum 1. Oktober noch einmal drei Prozent.
Deckelung ab 2011
Ab Anfang 2011 wird von einem Zubau von 3500 Megawatt ausgegangen - bei diesem würde die Förderung um weitere neun Prozent gekürzt. Bei Zielüberschreitung verschärft sich die Förderkürzung alle 1000 Megawatt um ein weiteres Prozent. Sprich: Ab 4500 Megwatt beträgt sie 10 Prozent, ab 5500 Megawatt 11 Prozent, etc. Bleibt der Zubau unter der Zielmarke von 3500 Megawatt, wird die Förderkürzung abgemildert. Sie kann damit 2011 zwischen 6 und 13 Prozent schwanken.
Deckelung ab 2012
Auch für 2012 wird von einem Zubau von 3500 Megawatt ausgegangen. Bei Zielüberschreitung verschärft sich die Förderkürzung alle 1000 Megawatt um drei Prozent. ssu
Fotostrecke
Energie-Gadgets: Rucksack, Schiff, Solar-Gorilla

Fotostrecke
Grafiken: Wie Öko- und Atomstrom konkurrieren
Was sind Solarschulden?
Der Preis
AP
Wer eine Solaranlage betreibt, darf seinen Strom unabhängig vom tatsächlichen Bedarf jederzeit ins Netz einspeisen. Die Vergütung wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) festgelegt. Seit 1. Januar 2010 erhält man für Dachanlagen 29,37 bis 39,14 Cent pro Kilowattstunde, je nachdem, wie groß die Anlage ist.

Seit 1. Juli 2010 erhält man für Dachanlagen 25,55 bis 34,05 Cent pro Kilowattstunde, je nachdem, wie groß die Anlage ist. Ab 1. Oktober werden die Vergütungen auf 24,79 bis 33,03 Cent reduziert.

Zum Vergleich: Der Preis für konventionellen Strom schwankt an der Energiebörse zwischen fünf und acht Cent. Die Differenz, also die Mehrkosten, tragen die Verbraucher über ihre Stromrechnung.
Die Laufzeit
Die Solarvergütung ist für 20 Jahre garantiert. Das heißt: Wer eine Anlage jetzt baut, dem ist ein bestimmter Fördersatz für die kommenden 20 Jahre sicher. Diese langfristigen Kosten werden als "Solarschulden" bezeichnet.
Die Kosten
Die Höhe der Solarschulden hängt von zwei Faktoren ab: vom Preis für konventionellen Strom und von der Gesamtzahl der installierten Solaranlagen.

Laut VZBV werden die Gesamtkosten, die in den nächsten 20 Jahren getilgt werden müssen, sich wahrscheinlich ab Ende 2010 auf mehr als 100 Milliarden Euro belaufen.
Der Schuldenberg
Bei den errechneten Solarschulden geht es nur um die bereits installierten Module. Jedes Jahr gehen jedoch weitere Solaranlagen ans Netz. Der Solarschuldenberg wächst also jedes Jahr weiter.