Der Name Photovoltaik setzt sich zusammen aus den Bestandteilen »Photos« - das griechische Wort für Licht - und »Volta« - nach Alessandro Volta, der als Begründer des Zeitalters der Elektrizität gilt und unter anderem auch die Batterie erfand. Der photoelektrische Effekt wurde bereits 1839 entdeckt. Dank zahlreicher Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson, die ersten Zellen aus Silizium zu produzieren - einem Halbmetall, das aus Sand geschmolzen wird. Leider hatten diese Zellen einen Wirkungsgrad von nur vier bis sechs Prozent (heute sind es bis zu 17,7 Prozent). So wurden sie bis zu den 70ern ausschließlich in der Raumfahrt verwendet.
Erst in den 1970er-Jahren wurden durch Interesse am wirtschaftlichen Nutzen von Deutschland, Japan und den USA die Photovoltaikanlagen auch für die Bevölkerung interessant. Durch finanzielle Anreize dieser Länder wurden die Photovoltaikanlagen immer populärer. Im Jahr 2005 betrug die Nennleistung der gesamten, in Deutschland installierten Photovoltaikanlagen ein Gigawatt. Das entspricht einem großen konventionellen Kraftwerk. Die Hälfte der (meist in Japan) hergestellten Solarzellen wurden im Jahre 2006 in Deutschland installiert.
Deutschland ist Spitzenreiter
In diesem Jahr betrug der Energieverbrauch der Menschheit 1*1024 Kilowattstunden. Der Lichtenergie-Ertrag durch die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1,1*1018 kwh, also das 11 000-Fache des Verbrauchs 2006. Im Prinzip kann diese Strahlungsenergie aufgefangen werden. Sie wird entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist.
Die Leistung wird in Wp, also Watt peak, beziehungsweise kWp angegeben. »Peak« (engl. Höchstwert, Spitze) bezieht sich auf die Modulleistung bei Testbedingungen. Spitzenreiter der Nutzung von Photovoltaik ist ganz klar Deutschland, wo 2006 3 063 Megawattpeak verbraucht wurde. Auf den Plätzen 2 und 3 liegen die sonnenreichen Länder Spanien und Italien mit einem Verbrauch von 118,1 MWp beziehungsweise 57,9 MWp.
Großes Potenzial
Das erreichbare Potenzial von Solarenergie ist sehr hoch. Trotz der scheinbar ungünstigen Bedingungen in Deutschland würden zwei Prozent der Gesamtfläche des Landes genügen, um in der Jahressumme die gleiche elektrische Energie zu ernten, die Deutschland pro Jahr benötigt.
Zunächst scheint ein solcher Ausbau utopisch. Während Strom aus konventionellen Energiequellen (zum Beispiel Steinkohle) im Jahresmittel rund 6 Cent pro Kilowattstunde kostet, beläuft sich eine Kilowattstunde, durch Solarenergie produziert - je nach Art und Größe der Anlage - zwischen 38 und 51 Cent. Doch langfristig wird es durch die weltweit ansteigenden Energiepreise und der jahresweisen Absenkung der Einspeisevergütung für Solarstrom zu einer Angleichung der Kosten kommen. Solarenergie ist also eine Investition in die Zukunft. Dies belegt auch eine Erhebung der Fachzeitschrift »Photon«. Im Jahr 2005 wurden 0,26 Prozent der deutschen Stromerzeugung durch Solarenergie gewonnen, laut Prognosen werden 2010 schon 0,45 bis 1,0 Prozent und 2020 sogar knapp 1,5 Prozent erwartet.
Sonnenstrom aus Nordafrika
Eine aus europäischer Sicht sinnvolle Option wäre die Erzeugung von Solarstrom in Nordafrika und dessen Transport via Hochspannungsgleichstromübertragung nach Europa. Hierbei zu berücksichtigen sind die Investitionen und die Übertragungsverluste.
Im Vergleich zu Wind und Steinkohle hat Solarenergie mit Abstand die größten Investitionskosten, als auch die geringste Ausnutzung der Arbeitsfähigkeit mit nur 11 Prozent, jedoch sehr wenig Betriebskosten pro Jahr. Wenn man die Kosten von Solarenergie mit Steinkohle vergleicht, so ist Solarenergie erst nach dem 21. Betriebsjahr günstiger als Steinkohle, somit eine Investition in die Zukunft.
Das größte Solarkraftwerk der Welt befindet sich im Süden Portugals, in Alentejo. Auf der 11-Mega-Watt-Anlage, die seit Januar in Betrieb ist, und Strom für 8 000 Haushalte produziert, sind 52 000 Photovoltaik-Module auf einer Fläche von insgesamt 80 Fußballfeldern. Der Kostenpunkt beläuft sich auf stolze 61 Millionen Euro. Im Jahr 2009 soll ein noch größeres Solarkraftwerk fertiggestellt werden. Dieses Mal im Süden Brandenburgs. Auf einer Fläche von 300 Hektar soll eine 50 Mega-Watt-Anlage gebaut werden. Die Kosten dieser monströsen Anlage liegen bei 160 bis 180 Millionen Euro.
Doch auch bei uns in Baden-Württemberg sind Photovoltaikanlagen populär. Ob auf der Tennisanlage in Neunheim, auf dem Dach von Rewe in Ulm, auf dem Friedrich-Schiller-Gymnasium in Pfullingen, auf dem Feuerwehrhaus von Welzheim oder auf dem Dach von Mack in Pliezhausen. Überall sind sie zu sehen.
1,5 Millionen Euro teuer
Auch am Bildungszentrum Nord in Rommelsbach wurden die Dächer der Schule mit den umweltschonenden Photovoltaik-Anlagen bestückt. Durch den Abschluss der Verträge mit der Stadt Reutlingen brachten die private Betreibergesellschaft »alfre BIOTEEG« und der Stadtteil Rommelsbach das Solarprojekt am BZN mit dem Namen »Sonnefeld« in trockene Tücher.
Auf den Dächern befinden sich sieben Teilanlagen. Die zusammen bis zu 250 kWp starken Teilanlagen auf den Dächern des BZN verursachen einerseits Investitionskosten von etwa 1,5 Millionen Euro, erzeugen andererseits etwa 235 000 Kilowattstunden Strom pro Jahr und vermeiden dabei den Ausstoß von 230 Tonnen des Treibhausgases CO2.
Eine gute Sache, denn als Investor profitiert man nicht nur von dem erzeugten Strom, man setzt sich auch noch aktiv für den Klimaschutz ein. Fazit: Vorbildlich! (ZmS)
Marius Ortner, BZN-Gymnasium Rommelsbach, Klasse 10
