Sonne von vorn

Von Daniel Hautmann

Die Sonne ist die günstigste Stromquelle der Welt. Das verkündete die Internationale Energieagentur (IEA) bereits 2020 in ihrem World Energy Outlook. An guten Standorten erzeugen Fotovoltaikmodule Strom zu Kosten von wenigen Cent je Kilowattstunde. Das gilt nicht nur für die Wüsten am Golf oder in Australien, sondern auch in Deutschland, wie das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) regelmäßig zeigt. Allein zwischen 2010 und 2020 sanken die Produktionskosten für Sonnenstrom global um 90 Prozent.

Dieser Preisverfall ist der Hauptgrund für den Boom der Fotovoltaik. (Der Duden präferiert übrigens ein F, auch wenn die gängige Abkürzung PV lautet). Laut dem Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) standen 2022 in Deutschland Anlagen mit einer Gesamtleistung von 67 Gigawatt. Sie lieferten zwölf Prozent der Nettostromerzeugung. In diesem Jahr dürften mehr als zehn Gigawatt hinzukommen, mehr als je zuvor. An sonnigen Tagen deckt die PV zeitweise bereits über zwei Drittel des Strombedarfs.

Die Kapazität der weltweit installierten PV hat 2022 sogar die Grenze von einem Terawatt (1000 Gigawatt) geknackt. Das ist fast dreimal mehr als die Leistung aller Atomkraftwerke. „Die jährlichen Steigerungsraten der gesamten weltweit installierten Fotovoltaikleistung waren in den letzten 20 Jahren sehr hoch und lagen durchweg im zweistelligen Prozentbereich“, sagt Volker Quaschning, Professor für Regenerative Energiesysteme.

Ausgerechnet in Deutschland, einst Weltmarktführer in der Solarindustrie, verlief die Geschichte der Branche allerdings stockend. Denn während die Preise fielen, bremste die Politik den heimischen Markt bewusst aus. „Es ist richtig, dass wir bei der Fotovoltaik eine gewisse Atempause einlegen“, sagte Kanzlerin Angela Merkel 2015 auf dem Neujahrsempfang des Bundesverbands Erneuerbare Energie (BEE). Den Gästen blieb die Luft weg. Grünen-Urgestein Jürgen Trittin sprach später von einem „Atemstillstand“. 100.000 Jobs gingen verloren, etliche Hersteller schlossen ihre Fabriken.

Die Branche erholt sich vom Kollaps – wenn auch langsam

Ganz allmählich aber kehren sie zurück. Meyer Burger etwa produziert in der Nähe der einstigen Solarhochburg Bitterfeld-Wolfen. Solarwatt fertigt in Dresden. Heckert Solar stellt seine Module in Chemnitz und in Langenwetzendorf her. Ferner sind da spezialisierte Unternehmen, die farbige Module fertigen – sie integrieren sich optisch besser auf Dächern, womit auch denkmalgeschützte Gebäude für die PV nutzbar werden. Dazu kommen Unternehmen, die Wechselrichter, Befestigungselemente oder Kabel herstellen. Insgesamt rund 55.000 Beschäftigte zählte die deutsche PV-Branche laut dem BSW 2022, Umsatz: zwölf Milliarden Euro. Doch global gesehen ist das fast nichts: „Der Weltmarktanteil ist mit unter einem Prozent verschwindend gering“, sagt Volker Quaschning.

Künftig dürften Umsatz und Beschäftigenzahlen allerdings kräftig wachsen. Denn ohne heimische Hersteller sind die Ziele der Ampelregierung kaum zu erreichen. Allein bis 2030 soll die Leistung der Solarenergie um den Faktor drei im Vergleich zu heute hochschnellen. Dazu ist ein starker Heimatmarkt zentral, vor allem, um Abhängigkeiten zu reduzieren. „Klotzen, nicht kleckern“, sagt Quaschning.

Die PV-Ziele sind ambitioniert – Techniksprünge liefern die Grundlage

Doch nicht nur die Zahl der Anlagen steigt, auch ihr Wirkungsgrad. Der liegt meist zwischen 16 und 22 Prozent. Im Labor erreichen Module bereits weit höhere Werte. Fraunhofer-Forscher haben mit 47,6 Prozent gerade einen Weltrekord aufgestellt.

Wurden Solaranlagen bislang meist schräg stehend auf Dächern oder Wiesen installiert und blicken gen Süden, so drängen zunehmend Anlagen auf den Markt, die eine Ost-West-Ausrichtung haben. Das ermöglicht eine über den Tagesverlauf hinweg gleichmäßigere Verteilung der Stromerzeugung. Zum Einsatz kommen auch senkrecht stehende Solaranlagen. Sie liefern morgens und abends Strom, wenn die Sonne tief steht. An den Lärmschutzwänden entlang von Autobahnen und Zugstrecken könnten künftig auf Hunderten Kilometern Solarmodule stehen.

Verbaut werden bei senkrechten Anlagen meist bifaziale Module. Die haben, wie der Name nahelegt, zwei Gesichter und fangen sowohl das direkt eintreffende Sonnenlicht auf der Vorderseite des Moduls ein als auch das indirekte auf der Modulrückseite. Auch bei Solardächern über Ackerflächen kommen bifaziale Module zum Einsatz. Sie nehmen auf ihrer Unterseite die vom Boden reflektierte Strahlung auf. „Bei optimalen Bedingungen erreichen solche Module deutlich mehr Ausbeute“, sagt Quaschning.

Senkrechtanlagen produzieren den meisten Strom zu Tagesrandzeiten. Damit ergänzen sie sich mit gen Süden ausgerichteten Solarkraftwerken, die um die Mittagszeit ihre Höchstwerte liefern, sagt Simon Lahr, Spezialist beim Senkrecht-PV-Unternehmen Next2Sun im saarländischen Dillingen. Das rechnet sich auch ökonomisch: „In den Morgen- und Abendstunden sind die Strompreise hoch, das bringt unseren Kunden höhere Erlöse.“ Zudem profitieren die Stromnetze, die so gleichmäßiger ausgelastet werden.

Sonne auf dem Wasser: Schwimmende Solarmodule haben einige Vorteile

Auf Seen oder gar auf dem Meer schwimmende Solarmodule sind ein weiterer Trend. Sie erschließen Flächen, ohne mit anderen Nutzungsformen wie der Landwirtschaft in Konflikt zu geraten. Zudem werden die Module durch das Wasser gekühlt – das erhöht die Leistung. Deutschlands größte derartige Anlage schwimmt im baden-württembergischen Renchen-Maiwald. Betreiber ist die EnBW-Tochter Erdgas Südwest. Der hier erzeugte Strom wird zum Großteil von einem anliegenden Kieswerk verbraucht. Solche Anwendungsfälle seien ideal, heißt es beim Fraunhofer-ISE. Ebenfalls geeignet seien die 500 Seen in gefluteten Braunkohletagebauen.

Gegenüber Anlagen an Land haben schwimmende Module einen Vorteil, weil kein Boden verdichtet werden muss, um sie sicher aufzustellen. Laut Konstantin Ilgen vom Fraunhofer-ISE können sie sich obendrein positiv auf die Wasserqualität auswirken: Sie bringen Schatten und reduzieren so das Algenwachstum. Und in heißen Sommern verdunstet weniger Wasser.