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Energie Lichtblick für die Zellen

Nutzbare Energie aus der Sonne wird billiger: Fotozellen, die Licht direkt in Strom umwandeln, sollen bald in Großserien hergestellt werden. Bereits 1996 wird eine US-Solaranlage Elektrizität für acht Pfennig je Kilowattstunde abgeben. Auch in Deutschland können sich Fotozellen durchsetzen - wenn die Strom-Branche es will.
aus DER SPIEGEL 2/1995

Atompilze, die einst bei Testversuchen des Pentagon über dem Gelände standen, haben die Wüste von Nevada in aller Welt bekannt gemacht. Jetzt soll eine andere Technologie in dem öden Gebiet Energie freisetzen.

»Wir haben alle seit langem geträumt«, sagt der amerikanische Solarexperte Paul Maycock, »daß irgend jemand mal riskieren würde, eine ganz große Anlage zu bauen.« Die Anlage soll Strom produzieren, die Energie kommt von der Sonne.

In einem Joint-venture mit dem Ölkonzern Amoco will Enron, Amerikas Branchenführer im Geschäft mit preisgünstigem Erdgas, in zehn Jahren 150 Millionen Dollar investieren, um ein Kraftwerk für 100 Megawatt Leistung zu bauen. Der erste in Solarzellen erzeugte Strom soll bereits 1996 fließen.

Ein Solarkraftwerk dieser Größenordnung gibt es bislang auf der ganzen Welt nicht. Niemand hat es gewagt, derartiges zu bauen; das finanzielle Risiko schien zu groß.

Mächtige Anlagenbauer wie Siemens oder Westinghouse hielten sich überdies zurück, weil Sonnenenergie nicht in ihr geschäftliches Konzept paßte. Ihr Ehrgeiz richtete sich allein auf die herkömmliche Verbrennungstechnologie sowie mindestens zeitweilig auf Kernkraft.

Dabei sind Solarzellen aus Silizium, die Licht unmittelbar in Strom umwandeln, technisch bereits seit langem bekannt und inzwischen hoch entwickelt. Doch ihre Fertigung galt als abstoßend teuer. »Niemand hat damit bisher Geld verdient«, sagt Siemens-Manager Eckart-Alfred von Unger.

Allerdings wollte sich auch niemand um das Verfahren, Photovoltaik genannt, richtig bemühen. Zwar hatte die US-Firma Bell Laboratories schon 1952 begonnen, Fotozellen zu entwickeln. Doch als US-Präsident Dwight D. Eisenhower 1953 sein Programm »Atome für den Frieden« weltweit forcierte, starb das Projekt. Statt dessen sind Hunderte von Milliarden in den Ausbau der Kernkraft geflossen.

Erst als Amerika in den Weltraum startete, wurde die eingemottete Technologie neu belebt. Sie hatte sich als einzig möglicher Stromerzeuger für Satelliten erwiesen - damals allerdings zu einem Preis von mehreren hundert Mark pro Kilowattstunde.

Für den irdischen Gebrauch schien Sonnenzellenstrom deshalb utopisch. Doch gegen hinreichende Subventionen nahmen sich Unternehmen wie die süddeutsche Technologiefirma MBB - jetzt Teil der Daimler-Tochter Dasa - und der US-Ölkonzern Atlantic Richfield der Solarzellentechnik an.

Und das mit Erfolg. Anfang dieses Jahrzehnts lieferten Solarzellen bereits für einen winzigen Bruchteil der ursprünglichen Kosten Strom - für etwa eine Mark je Kilowattstunde. Das war zwar immer noch zuviel für eine Nutzung in industriellen Ballungszonen.

Doch in abgelegenen Gegenden mit geringem Strombedarf begann sich Photovoltaik zu lohnen: Sie benötigt keine teuren Überlandleitungen. Ohne solche Leitungen verteilen Solarzellen schon lange Strom für Not-Telefone an Überlandstraßen, für Signalanlagen in der Einöde oder für Wärmeaustauscher an der Transalaska Pipeline. Auch Taschenrechner und Elektrouhren werden mit Solarzellen bestückt.

Eine Dachhälfte beim Einfamilienhaus genügt bereits, um mit hochqualifizierten Fotozellen den Strom für die Bewohner zu erzeugen. »Um Deutschland komplett mit Solarstrom zu bedienen«, rechnet der ehemalige Rüstungstechniker und Solarfreund Ludwig Bölkow vor, »brauchen wir nicht mehr Grundfläche, als die landwirtschaftliche Sozialbrache ausmacht.«

Im Büro seiner Ludwig-Bölkow-Stiftung hat MBB-Mitgründer Bölkow eine fußmattengroße Aufnahme des Planeten Erde aufgehängt. Irgendwo auf dem afrikanischen Kontinent klebt ein schwarzes Stück Pappe in Briefmarkengröße. »Diese Fläche reicht«, sagt Bölkow, »um die gesamte Energieversorgung der Welt aus Solarzellen zu decken.«

Seit der prominente Techniker sich mit einer auf Solarenergie ausgerichteten Zukunftswelt beschäftigt, nähern sich auch Behörden und Industriemanager den neuen Wahrheiten. Der Münchner Siemens-Konzern übernahm 1989 die Solaraktivitäten von Atlantic Richfield in Kalifornien und nennt sich nun größter Fotozellenhersteller der Welt. Insgesamt stellen 30 Unternehmen weltweit die wie Chips produzierten Zellen her.

Das allmächtige japanische Wirtschaftsministerium Miti hat zusammen mit der Elektronikfirma Sanyo sein Solarprojekt »Genesis« gestartet. Die Japaner wollen erreichen, daß bis zum Jahre 2030 die Hälfte der Welt-Stromproduktion aus Fotozellen kommt.

Der britisch-niederländische Ölkonzern Royal Dutch/ Shell hat in einer Langzeitstudie herausgefunden, daß um die Mitte des nächsten Jahrhunderts Solarkraft der dominierende Energieträger sein werde. Die Manager der Energiebranche ahnen, daß es im nächsten Jahrhundert mit dem Vorrang herkömmlicher Energieträger wie Kohle, Öl, Erdgas und Kernkraft vorbei sein werde.

Vor allem der schnelle Aufbau einer industriellen Wohlstandswelt allein in dem 1,2 Milliarden Menschen zählenden China wirft gängige Prognosen über Rohstoffreserven und Umweltverträglichkeit der Verbrennungstechnologie über den Haufen. Sollten auch die neuen Schwellenländer auf fossile Brennstoffe und zentralistische Stromversorgung setzen, sind mit dem Ende des nächsten Jahrhunderts die Rohstoff- und Umweltreserven weitgehend verbraucht.

Da hilft auch keine Kernkraft mehr. Die gegenwärtig betriebenen 422 Kernkraftwerksblöcke decken gerade sieben Prozent des Welt-Energiebedarfs. Um bis zur Mitte des nächsten Jahrhunderts auch nur die Hälfte der Welt-Energie mit Kernkraft zu erzeugen, müßten mindestens 8000 neue Atommeiler des gegenwärtigen Standardtyps von 1200 Megawatt entstehen.

Für eine solche Expansion aber gibt es weder genug Geld und schon gar nicht genügend Entsorgungsmöglichkeiten. Der zusätzliche Finanzbedarf für die Verschrottung nuklearer Anlagen würde um mehr als das 20fache steigen. Schon jetzt hat die deutsche Stromwirtschaft wegen ihrer 21 Atomkraftwerke mindestens 25 Milliarden Mark Risikorückstellungen ausgebucht. Kernkraft ist out.

Energievisionäre wie Ludwig Bölkow und Carl-Jochen Winter, einst Vorstandsmitglied der Deutschen Forschungsanstalt für Luft- und Raumfahrt, sehen deshalb als Alternative für die gegenwärtige Energiewirtschaft nur noch die Sonne. Die technischen Möglichkeiten dieser gefahrlosen Energiegewinnung seien längst erprobt.

Es gibt im Prinzip drei Wege, Sonnenlicht in nutzbare Energie umzuwandeln (siehe Grafik Seite 83). Über Kollektoren wird zum einen Wasser erhitzt. Zum anderen kann in Sonnenkraftwerken wie im spanischen AlmerIa oder im kalifornischen Barstow das Licht gebündelt und in Prozeßwärme umgesetzt werden. Die dritte Möglichkeit - die Photovoltaik - ist die aussichtsreichste.

Der Wirkungsgrad photovoltaischer Anlagen wurde laufend verbessert. Amerikanische Techniker haben Solarzellen entwickelt, die etwa 20 Prozent der im Licht enthaltenen Energie in Strom umwandeln (SPIEGEL 52/1994); bisher waren es 10 Prozent.

Bölkow und Winter haben zudem erkannt, daß die künftige Solarwelt mit Hilfe solarthermisch hergestellten Wasserstoff-Gases sogar vollen Ersatz für herkömmliche Energiequellen liefern kann. Wasserstoff eignet sich als Speicher und als Treibstoff für Motoren.

Der Industrie geht das alles offenbar zu weit. Pflichtschuldigst und auf Anweisung der Münchner Zentrale erklärt die Firma Siemens Solar in Kalifornien, es gebe doch gar keinen richtigen Markt für Solarzellen. Daß neue Märkte aktiv entwickelt werden müssen, wollen sie nicht hören.

Siemens, ABB, General Electric und andere fürchten nachlassende Geschäfte in anderen Bereichen, falls sich die Fotozellen zu schnell als marktreif herausstellen. Die langfristigen Investitionen in Alttechnik könnten rascher entwerten als durch die normale Abschreibung.

Gegenwärtig wird nicht einmal ein halbes Prozent der Welt-Energie aus Sonnenkraft hergestellt. Doch die Technik wäre weit genug, den Anteil schon jetzt auf mindestens zehn Prozent voranzutreiben.

Große Teile der USA und Europas liegen unter hoher Sonneneinstrahlung, doch Solartechniken werden kaum angewandt. Die alten Energieträger sind für den Konsumenten - scheinbar - billiger. Ausgerechnet in Norwegen, das zudem Öl, Gas und Wasserkraft im Überfluß besitzt, ist das anders. Dort werden 50 000 Häuser mit Solaranlagen versorgt.

Insgesamt arbeiten weltweit bislang nur 200 000 Photovoltaik-Anlagen. Israel, Australien, Neuseeland und - mit 2000 Einheiten - die Dominikanische Republik stehen vornan. Doch das sind nicht die Erfolge hartgesottener Industrievertreter. In Solarstrom reist keiner. Es sind Staaten und Gemeinden, die zum Solarinvestment animieren.

So wollen die Schweizer bis zum Jahr 2000 in jeder ihrer über 3000 Gemeinden mindestens eine Solarzellen-Anlage unterbringen. In der deutschen Grenzstadt Aachen zahlen die Stadtwerke jedem, der aus seiner eigenen Solaranlage überschüssigen Strom ins Netz gibt, bis zu zwei Mark je Kilowattstunde. Die Hamburgischen Electricitäts-Werke wollen ein ähnliches, wenn auch weniger attraktives Programm auflegen.

Die Niederländer haben vor, bis zum Jahre 2010 rund 250 Megawatt Kapazität für Strom vom Himmel zu schaffen. Bonns Photovoltaik-Programm der Tausend Dächer, das 80 Millionen Mark an Subventionen versprach, war schnell ausgebucht. Mit solchen Aktionen hoffen die Solarplaner, immer mehr Haushalte zum Kauf von Fotozellen zu animieren - bis es bei Massenfertigung den letzten, entscheidenden Preissturz gibt.

Und der scheint sicher, denn Fotozellen werden bald schon in Großserien hergestellt. In Newport News an der Küste Virginias etwa will Japans Elektronikfirma Canon mit dem US-Unternehmen Energy Conversion Devices die Massenproduktion eines neuen Typs preiswerter Fotozellen aufziehen.

Während die Großen der Elektrobranche noch hinhaltenden Widerstand leisten, ist Robert C. Kelly, Chefstratege bei Enron, schon weiter. Er rechnet vor, daß sein Solarstrom aus Nevada mit Hilfe selbstproduzierter Fotozellen für acht Pfennig je Kilowattstunde zu haben sein wird.

Damit liegt der Texaner um 30 Prozent unter dem durchschnittlichen US-Strompreis und bei der Hälfte des deutschen. »Photovoltaik«, folgert das Washingtoner Worldwatch Institute, könnte rasch »einer der weltweit größten Industriezweige werden«. Y

In Norwegen werden 50 000 Häuser mit Solarstrom versorgt

[Grafiktext]

S. 83 Bewährte Methoden zur Nutzung der Sonnenenergie

[GrafiktextEnde]

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