Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Solarenergie: Ein Thema mit 12 Teilen
Die Sonne ist Grundlage und Quelle jeglichen Lebens auf der Erde. Ohne sie wäre der blaue zweifelsfrei ein öder Planet. Die Sonne- ein sich ausdehnende Gasballon - setzt unermessliche Energien frei, die sich mit keinem noch so großen Kraftwerk auf der Erde vergleichen lassen. Nur 0,2 Prozent des Energiebeitrages zum Erdklima rühren nicht von der Sonne her. Daher ist es kein Wunder, dass sich der Mensch schon immer mit dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems beschäftigte, zumal bis zur Erfindung der Dampfmaschine den Menschen immer nur Energiequellen zur Verfügung standen, die direkt oder indirekt auf die Sonne zurückzuführen waren.
Von den alten Ägyptern bis hin zur Neuzeit finden sich nicht nur ausgeprägte Sonnenkulte, sondern auch praktische Anwendungen. Die Existenz von Hohl- und Zerrspiegeln beispielsweise, also die Ausnutzung des Prinzips der Solarthermie, sind bereits aus früheren Kulturen bekannt. Den Grundstein dazu legten die alten Ägypter, als sie etwa 1.500 Jahre vor der Zeitrechnung mit der Herstellung der ersten Glasgefäße begannen. Man vermutet, dass ihre Priester schon damals um die Möglichkeit wussten, das Licht in Spiegeln oder Glas zu konzentrieren.
Sicher nachgewiesen ist das Vorhandensein dieses Wissens aus der Zeit des antiken Griechenlands und des römischen Reiches. So setzte man in Rom mit Hilfe von Spiegeln das heilige Feuer der Göttin Veta wieder in Brand, wenn es ausgegangen war. Das Feuer der antiken olympischen Spiele wurde ebenfalls mit Hilfe von Spiegeln entfacht. Die antiken Mathematiker Euklid und Archimedes schrieben Abhandlungen über die Anwendung von Brennspiegeln. Bei Aristoteles wird davon berichtet, dass die Seeleute mit Hilfe der Destillation durch Sonnenwärme Trinkwasser aus Meerwasser gewannen. Und nicht zuletzt gibt es auch eine Legende, nach der die Segel der feindlichen römischen Flotte mit Hilfe eines riesigen Spiegels in Brand gesetzt wurden.
Den wirklichen Durchbruch zur Anwendung und Nutzung der Sonnenergie in der heutigen Form brachte aber erst die Entdeckung des Photoeffektes (genauer des photoelektrischen Effektes) durch Becquerel im Jahre 1839 und die theoretische Begründung durch Einstein. Dass es ausgerechnet ein Franzose war, der diese Entdeckung machte, ist kein Zufall. In Frankreich und der Schweiz fanden zu dieser Zeit verstärkte Versuche zur Untersuchung der Sonnenenergie statt. Frankreich, das in großen Teilen Kohle importieren musste, war so von den Zuliefererstaaten abhängig. Ein Zustand, der politisch nicht tragbar war und geändert werden sollte. So unterstützte die Regierung Frankreichs zunächst diese Forschungsarbeiten, stellte seine Unterstützung dann aber wegen der Uneffektivität der entwickelten Technik ein. Die Erfindung des Autos Ende des 19. Jahrhunderts geriet die Nutzung der Solarenergie vorläufig auf das Abstellgleis der Forschung und Entwicklung.
Die Solarprojekte des beginnenden 20. Jahrhunderts trugen mehr den Charakter von Demonstrationsanlagen und waren nicht in der Lage, sich als öffentliche Energieträger durchzusetzen. Sie wurden staatlich nicht gefördert und von einer flächendeckenden Nutzung war man weit entfernt. Die Argumente gegen die Solarenergie hingegen waren reichlich vorhanden. Es wurde vor allem auf die hohen Herstellungskosten der Solaranlagen sowie die Intensität der Sonneneinstrahlung beispielsweise in Europa verwiesen. Zudem erreichte der Strombedarf, der durch Sonnenenergie abgedeckt werden konnte, nur geringe Prozentzahlen.
Erst mit der Ölkrise 1973 begann man wieder über alternative Energien nachzudenken. Der explodierende Ölpreis machte den Regierungen klar, wie groß die Abhängigkeit von den ölfördernden Ländern bereits war und dass Öl durchaus als politisches Druckmittel eingesetzt werden konnte. Es wurde nun versucht, durch entsprechende staatliche Förderprogramme die Effizienz der erneuerbaren Energien zu erhöhen. Allerdings rückte damit eine andere Energiequelle in den Blickpunkt der Aufmerksamkeit. Als zukunftsträchtig wurde nun die Atomenergie immer mehr subventioniert und verdrängte die Solarenergie von ihrem Platz. Kernenergie wurde daher in vielen Ländern über Jahre hinweg forciert und es bedurfte erst der Katastrophe von Tschernobyl im Jahre 1986, um ein erneutes Umdenken auch in Regierungskreisen einzuleiten.
Die Gesamtsituation auf dem Energiesektor zwingt uns heute immer nachhaltiger, die Entwicklung um die Nutzung regenerativer Energien zu beschleunigen und ihre Technik bezahlbar und rentabel zu gestalten. Derzeit sind die Anschaffungskosten für Solar- und Photovoltaikanlagen noch relativ hoch, so dass mit einer Amortisierung erst nach ein paar Jahren zu rechnen ist. Trotzdem werden immer mehr dieser Anlagen gebaut und installiert. Sie finden nicht mehr vorrangig nur in der Raumfahrt Absatz, sondern haben sich auch im normalen Alltag etabliert, wenn auch in einer noch überschaubaren Zahl.
Die Nutzung der Sonnenergie erfolgt dabei über zwei Wege. Einmal zum Zwecke der Wärmegewinnung (Solarkollektoren, Sonnenwärmekraftwerke) und zum anderen als direkter Stromlieferant (Photovoltaik).
Zukunftsmusik schien lange Zeit die Vision zu sein, durch Sonnenenergie dort Strom zu erzeugen, wo ihre Strahlung am intensivsten ist - in der Wüste nämlich. Erste Versuche dazu fanden in den USA statt. Seit rund zwei Jahrzehnten produzieren in der Mojave- Wüste in Kalifornien neun Solarkraftwerke, die jährlich etwa 800 Megawattstunden Strom erzeugen. In Kramer Junction, einer sonst eher gottverlassenen Gegend, steht das größte dieser Kraftwerke. Mehr als 900.000 Spiegel auf einer Fläche von sieben Quadratmetern produzieren klimaschonend Strom aus Sonnenenergie. Das amerikanische Beispiel machte Schule, wenn auch erst nach fast 20 Jahren. Warum sollte das, was in Amerika funktioniert, nicht auch für Europa anwendbar sein?
Und so befindet sich seit Mitte 2009 in der spanischen Provinz Granada Andasol 1, ein solarthermisches Kraftwerk, im Regelbetrieb. Zwei weitere sollen folgen, wobei sich das zweite bereits im Testlauf befindet. Mit dem Bau des dritten wurde im September 2009 begonnen. Die Höchstleistung der gesamten Anlage wird mit rund 150 Megawatt angegeben.
Im Oktober 2009 gründete eine Gruppe von deutschen Unternehmen die Desertec- Foundation, die durch den Bau einiger Solarkraftwerke an verschiedenen Standorten in Afrika in 10 bis 15 Jahren Strom nach Europa liefern will. Sie kann dabei auf Erfahrungen in der Mojave- Wüste zurückgreifen. In Quellen wie der Süddeutschen Zeitung wird von einem Investitionsvolumen von 400 Milliarden Euro gesprochen, um das Energiepotential in den Wüsten südlich des Mittelmeeres erschließen zu können. Die Funktionsweise der Solaranlagen ist ähnlich der der Kohlekraftwerke.
Über riesige Spiegel wird das Sonnenlicht gebündelt und mit dessen Hilfe Spezialöl erhitzt. Die so gewonnene Wärme wird in Wasserdampf umgewandelt, der Turbinen antreibt. Ein Teil der Sonnenwärme könnte darüber hinaus tagsüber in speziellen Wärmespeichern gesammelt und nachts oder in Zeiten von Bedarfsspitzen an den Wärmekreislauf abgegeben werden.
Man rechnet damit, dass etwa 15 Prozent des europäischen Strombedarfes abgedeckt werden könnten. Transportiert würde der Strom über ein Netz moderner Hochspannungsleitungen, die jedoch erst noch gebaut werden müssten. Um den Energieverlust so gering wie möglich zu halten, müsste der Strom als Gleichstrom und nicht als Wechselstrom in die Leitungen eingespeist werden. Technisch wäre das kein Problem. Gleichstromleitungen gibt es bereits dort, wo große Strommengen etwa aus abgelegenen Regionen in Ballungszentren geleitet werden müssen. Die Gleichstromleitungen haben noch weitere Vorteile, ihre Kabel sind billiger und ihre Trassen beanspruchen weitaus weniger Platz als die der Wechselstromnetze.
Sonnenlicht 1, Wechselstrom 1
Für die Desertec Foundation liegen die Vorteile des Projektes klar auf der Hand. Die globale Klimaerwärmung erfordert ein schnelles und effizientes Umdenken hinsichtlich der Energiegewinnung. Weniger Kraftwerke auf Basis fossiler und nuklearer Brennstoffe bedeutet neben der Schonung der Umwelt auch, menschliche und finanzielle Verluste durch Umweltkatastrophen einzuschränken sowie eine Aufwertung der entsprechenden Wüsten- und Küstengebiete. Das große Auftragsvolumen beim Aufbau der Kraftwerke und Errichtung der des Stromnetzes würde tausende neue Arbeitsplätze schaffen. Nicht zuletzt würden auch die afrikanischen Länder durch die Verbesserung ihrer wirtschaftlichen Lage davon profitieren, was sie gleichzeitig befähigen würde, ihre Probleme auf mittlere und lange Sicht selbstständig und aus eigener Kraft zu lösen. Die Größe der Anlagen hätte einen positiven Effekt hinsichtlich des Preis/Kostenverhältnisses und würde dazu führen, Solarstrom konkurrenzfähiger zu machen. Zudem verspricht man sich Vorbildwirkung für solche Staaten wie die USA oder China, die sich in Sachen Klimaschutz derzeit noch etwas schwer tun. Trotz aller Euphorie muss sich dieses Projekt auch mit kritischen Stimmen auseinandersetzen.
Es beginnt bereits damit, dass die Nutzung der Sonnenenergie in dieser Region überhaupt in Frage gestellt wird und stattdessen der in seiner Erzeugung wesentlich billigere Strom aus Windparks bevorzugt wird. Gleichzeitig werden auch Fragen nach dem riesigen Flächenverbrauch und der Umweltbelastung gestellt.
Ein weiteres Argument ist die Frage nach der Krisensicherheit in den Ländern Afrikas, in denen die Solarkraftwerke errichtet werden sollen, die Terrorgefährdung in den Wüstengebieten und möglicherweise instabile politische Verhältnisse. Auch politische und ökonomische Abhängigkeiten der europäischen Staaten, die sich daraus gegenüber den Stromerzeugungsländern ergeben könnten, werden als Gegenargument ins Feld geführt.