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Solarenergie – saubere Sache?Westdeutscher Rundfunk Köln

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Herausgeber: Westdeutscher Rundfunk Köln; Verantwortlich: Öffentlichkeits arbeit;Text: Sonja Kolonko, Scarlet Löhrke, Michael Ringelsiep, Silvio Wenzel; Redaktion:Stephan Witschas; Copyright: wdr, Oktober 2009; Gestal tung: Design bureau Kremer& Mahler, Köln

Bildnachweis: alle Bilder Freeze wdr 2008 außer: Titel – großes Bild – Rechte: dpa;S. 4 – Rechte: dpa - Report; S. 6 – Solarmillennium AG; S. 7 – Rechte: 3sat; S. 23 r. –Rechte: EVN; s. 25 – Rechte: dpa-Report; S. 27 l. – Solarmillenium AG

4 Was ist Solarenergie?

8 Vom Dach direkt in die Badewanne

12 Solarstrom unter der Lupe

15 Was soll ein Solarturmkraftwerk in Deutschland?

17 Bauanleitung für einen Solarofen

22 Die Lösung aus der Wüste

25 Solarenergie – Fragen und Antworten

28 Aufs Dach geschaut

30 Licht und Schatten der Solarförderung

InhaltInhalt

Jeden Morgen geht die Sonne auf und schickt uns Licht und Wärme. Dieses Naturgesetz

können Besitzer von Solaranlagen nutzen – und dabei ein gutes Gewissen haben. Schließlich

leistet die Anlage auf dem Hausdach einen Beitrag zum Klimaschutz und sichert Arbeitsplätze

in einer boomenden Öko-Branche. Die eigenen Sonnenkollektoren schaffen außerdem mehr

Unabhängigkeit von großen Energiekonzernen. Aber hat diese alternative Technik tatsächlich

nur positive Seiten? Welche wirtschaftspolitischen Aspekte stecken dahinter?

Quarks & Co lüftet das Geheimnis der solaren Verlockung: Was ist Solarenergie eigentlich?

Wie funktioniert sie? Welche verschiedenen Techniken gibt es? Was bringt eine Solaranlage

dem privaten Nutzer? Welche Möglichkeiten hat die Großindustrie? Welche Solarenergie-

Projekte gibt es in Deutschland und in anderen Ländern? Und kann uns die Kraft der Sonne

helfen, die Energieprobleme der Zukunft zu lösen?

Weitere Informationen, Lesetipps und interessante Links finden Sie auf unseren Internetseiten. Klicken Sie uns an: www.quarks.de

SolarenergieSolarenergie – saubere Sache?

Wechselrichter zu Wechselstrom gewandelt werdenkann. So kann er ins Stromnetz eingespeist und fürden Hausgebrauch verwendet werden.

Vorteil dieser Technologie: Photovoltaik kann auchdif fuse Sonneneinstrahlung nutzen. Anlagen gibtes für das Hausdach oder in der Großversion – alsSolarpark.

Strom aus Solarthermie

Auch Solarthermie gibt es nicht nur im kleinen Maß-stab für den Privatgebrauch. Große Kraftwerke ste-hen im spanischen Andalusien. Die Anlagen dortversorgen rund 170.000 Haushalte mit Strom. EinBeispiel für ein solarthermisches Kraftwerk ist dasParabolrinnenkraftwerk. Bei diesem Kraftwerk fälltdas Sonnenlicht auf bewegliche und gebogeneSpiegelrinnen –!oder Parabolrinnen. Sie bündelndas Sonnenlicht und erzeugen dadurch Hitze. DieParabolrinne fokussiert das Sonnenlicht nicht aufeinen einzelnen Brennpunkt, sondern auf eineBrennlinie in der Mitte der Rinne. In dieser Brenn-linie ist ein Rohr mit einem hitzebeständigen Ölangebracht. Das Öl erhitzt sich durch die gebün-

Photovoltaik

Die Photovoltaik verwendet Solarzellen, um das Son-nenlicht direkt in elektrischen Strom umzuwandeln.In Solarzellen aus Silizium werden unter Zufuhr vonLicht oder Wärme positive und negative Ladungs-träger freigesetzt und so Gleichstrom erzeugt, derdirekt Motoren antreiben oder Akkus aufladen kann.Zum Betrieb von Haushaltsgeräten muss der Gleich-strom mit einem Wechselrichter in Wechselstrom um-gewandelt werden.

Solarthermie

Bei der Solarthermie erwärmt das Sonnenlicht zumBei spiel Wasser oder Luft. Wird Solarthermie auf demHausdach angewandt, fließt unter einer dunklen Flä-che, dem sogenannten Absorber, eine Mischung ausWasser und dem Frostschutzmittel Glykol. Die Mi-schung erhitzt sich durch die Sonneneinstrahlung.Die Trägerflüssigkeit wird vom Dach in einen Wärme -speicher im Keller geleitet. Dort heizt die Wärmedann zum Beispiel das Brauchwasser auf. In solar-thermischen Kraftwerken wird dagegen im großenMaßstab Thermoöl oder Luft erhitzt und die entstande -ne Wärme im zweiten Schritt in Strom umgewandelt.

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Was ist Solarenergie?Lange hatte die Solarenergie den Ruf, nur alsStromlieferant für ökologische Träumer zu taugen– jetzt erlebt sie einen neuen Boom. Denn wäh-rend unsere Vorräte an Kohle, Öl und Gas schwin-den, wird uns bewusst, welches Potenzial in derKraft der Sonne steckt. Schon die alten Ägypterhaben ihre Bauwerke nach dem Sonnenstand aus-gerichtet und so die Energie der Sonne genutzt.Auch Hohlspiegel und Brenngläser verwandtensie – der Legende nach sogar für kriege rischeZwecke. So soll beispielsweise Archimedes mitHilfe von Spiegeln die römische Flotte in Brandgesteckt haben.

Der Mechanismus, Sonnenenergie zu bündeln,um etwas zu erhitzen, ist also schon sehr langebekannt. Trotzdem hat es dann noch über 2.000 Jah -re gedauert, bis Solar forscher brauchbare Tech-niken zur Nutzung der Solarenergie entwickelthaben. Heute konkurrieren zwei tech nische An-sätze darum, die Sonnenenergie möglichst gutzu nutzen: Photovoltaik und die Solarthermie.

Photovoltaik – Strom aus der Solarzelle

Rein äußerlich ähneln sich Photovoltaik- und So-larthermie-Module. Aber sie funktionieren ganz un-terschiedlich. Auf den Photovoltaik-Modulen mitden Solarzellen greifen elektrische Kontakte denStrom ab. Dass man mit solchen Solarzellen tat-sächlich Strom herstellen kann, liegt daran, dasssie aus dem Halbleiter Silizium gebaut sind. DasSilizium in den Solarzellen wird elektrisch leitfähig,sobald Sonnenlicht darauf fällt.

In der Solarzelle liegen hauchdünne Siliziumschei-ben schichtweise übereinander. Und diese Schich-ten enthalten noch etwas mehr als nur Silizium:Im oberen Teil bringen Phosphoratome zusätzlichebewegliche Elektronen in die Struktur. In der unte-ren Schicht der Zelle sorgen Spuren des chemi-schen Elements Bor für Elektronenmangel. TrifftLicht auf die untere Schicht, werden dort positiveund negative Ladungen erzeugt. Die negativenElektronen wandern in die obere Schicht. Verbindetman beide Schichten mit einem elektrischen Leiter,bewegen sich über schüssige Elektronen zurück zurUnterseite. Dort wird der Elektronenmangel aus-geglichen: Es fließt Gleichstrom, der mit einem

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Was ist Solarenergie? Wie wir die Kraft der Sonne nutzen

Das Funktionsprinzip derSolarzelle

Solarkraftwerk im brandenburgischenLieberose

genden stehen können, ist die Rinnen-Technologiefür eher flache Ebenen geeignet. Ob Solarthermieoder Photovoltaik – je nach Standort hat also je-der der Ansätze Vor- und Nachteile.

Silizium

Silizium ist der Rohstoff der Solarzellenproduktionund gleichzeitig der Grund dafür, dass wir mit Solar-zellen Strom herstellen können – ohne dass sich dabeiirgendetwas bewegt (wie bei Windrädern) oder dasssich ein Material verbraucht (wie bei der Kohle). DasSilizium in den Solarzellen wird elektrisch leit fähig,sobald Sonnenlicht darauf fällt. Es gehört zu den so-genannten Halbleitern, also zu einer Gruppe von Ma-terialien, die freie Elektronen erzeugen, wenn vonaußen Energie zugeführt wird. Daher sind Solar zellenin der Lage, Strom zu liefern, sobald die Sonne aufsie scheint. Um Solarzellen herzustellen, wird dasSilizium meist zu Blöcken gegossen, aus denen dannhauchdünne Scheiben geschnitten werden. Aus che-misch veränderten Scheiben werden Solarzellen.

Wechselrichter

Solarmodule erzeugen Gleichstrom. Möchte manden Strom ins öffentliche Stromnetz einspeisenoder Haushaltsgeräte daran anschließen, muss derGleichstrom von einem Wechselrichter in Wechsel-strom umgewandelt werden.

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delte Sonnenstrahlung auf circa 400 Grad Celsius.Im Kraftwerk heizen hunderte solcher Spiegelrin-nen das Öl auf. Über ein Rohrsystem läuft das heißeÖl in einen Wärmetauscher, der Dampf erzeugt.Dieser Dampf treibt dann eine Turbine an, die Stromproduziert. Den ganzen Tag folgen die Parabolrin-nen dem Lauf der Sonne, so dass die Großanlageeine nahezu konstante Strommenge liefern kann.

Die Wärme kann außerdem gespeichert und erstspäter in Strom umgewandelt werden. Den liefertdas Kraftwerk so auch bei schlechtem Wetter odernachts. Im Vergleich zur Photovoltaik ist das dergroße Vorteil der Solarthermie.

Noch mehr Effizienz – das Solarturmkraftwerk

Typ zwei des solarthermischen Kraftwerks arbeitetnoch effizienter als die Parabolrinnen: das Turm-kraftwerk. Es konzentriert das Sonnenlicht mit rundzweitausend Spiegeln auf einen einzigen Punkt.Die Betriebstemperaturen liegen bei circa 700 Grad

Celsius und damit über denen des Parabolrinnen-kraftwerks. Das gebündelte Sonnenlicht der zahl-reichen Spiegel verschafft dem Turmkraftwerk alsoeinen Vorsprung an Effizienz.

Der Brennpunkt im Turm – Receiver genannt – be-steht aus poröser Keramik mit winzigen Luftlö-chern. Er saugt die Umgebungsluft an und heiztsie auf. Im Kraftwerks-Kreislauf wird durch dieseerhitzte Luft Wasserdampf erzeugt. Der treibt eineTurbine an, die Strom produziert.

Jede Technik hat ihre Berechtigung

In Zukunft werden sich voraussichtlich alle Tech-nologien ergänzen: In Deutschland rentiert sicheher die Photovoltaik, die auch diffuse Sonnen-strahlung nutzen kann. Im Mittelmeerraum – wohäufiger die Sonne scheint – sind solarthermischeKraftwerke besonders rentabel. Je nach geo -graphischem Standort schneiden dabei die Para-bolrinnen- oder die Turmkraftwerke besser ab.Während Turmkraftwerke auch in hügeligen Ge-

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Was ist Solarenergie?

Parabolrinnen bündeln das Sonnenlicht Solarturmkraftwerk des DLR im spanischen Almeria

ist die Wärmeträgerflüssigkeit enthalten, drumherum befindet sich eine zweite Röhre aus Glas.Im Zwischenraum herrscht ein luftleerer Raum. DasVakuum dämmt und dadurch arbeiten die Vakuum-röhrenkollektoren besonders effizient. Sie sind teurerin der Anschaffung als Flachkollektoren, brauchenaber oft auch weniger Kollektorfläche.

1.000 Liter Wasser in einem Kessel

Im Keller bauen die Handwerker als erstes den altenHeizkessel ab und den neuen Solarspeicher auf.Das ist ein riesiger Kessel für Warmwasser. In die-sem Fall fasst er 1.000 Liter und sorgt für einenständigen Vorrat an warmem Wasser zum Duschen,Waschen und zur Heizungsunterstützung. Solar-speicher unterscheiden sich von klassischen Spei-chern aber nicht nur durch ihre Größe, sondernauch durch die Art der Wassererwärmung. Im Ge-gensatz zu normalen Speichern muss der Heizkes-sel bei Solarspeichern nur im Notfall einspringen,die meiste Zeit liefert die Sonne die nötige Heiz-energie – sofern der Solarkreislauf funktioniert.

Solarkollektor

Ein Solarkollektor sammelt die im Sonnenlicht ent -haltene Energie. Ein sogenannter Solarabsorberwandelt dabei die Lichtenergie der Sonne in Wärmeum und gibt diese an einen Wärmeträger weiter, dersich im Inneren des Solarkollektors befindet.

Solarmodul

Ein Solarmodul wandelt das Licht der Sonne direktin elektrische Energie um. Als wichtigste Bestand-teile enthält es mehrere Solarzellen, die heut -zutage meist aus Silizium bestehen. Der Vorteilvon Silizium: Sein Grundstoff, der Quarzsand, istin ausreichender Menge auf der Erde vorhanden.Und Silizium ist umweltverträglich. Die Solarzellenkönnen aus mono- und polykristallinem Siliziumbe stehen. Monokristallin bedeutet, dass es sichum einen einzigen Kristall handelt. Polykristallinbedeutet: Mehrere Siliziumschichten wurden zueinem Block gepresst und dann in dünne Schei-ben zersägt.

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Vom Dach direkt ...Als Hausbesitzer hat man die Qual der Wahl:Möchte man die Sonne nutzen, um damit Stromzu produzieren, braucht man eine Photovoltaikan-lage und möglichst viel Dachfläche für die Solar-module. Möchte der Hausbesitzer die Sonne lieberfür warmes Wasser zum Duschen und Heizen nut-zen, kann eine solarthermische Anlage mit Solar-kollektoren weiterhelfen. Dafür reicht auch einkleineres Dach. Oder man entscheidet sich für bei-des, wie Familie Klos aus Wipperfürth. Mit insge-samt rund 120 Quadratmetern Solarmodulen aufdem Dach sind sie schon seit einem Jahr Mini-Stromerzeuger. Pro Kilowattstunde eingespeistemStrom bekommen sie vom Staat knapp 47 Cent!–durchschnittlich 3.700 Euro im Jahr. Das macht Lustauf mehr, darum soll jetzt noch eine solarther -mische Anlage aufs Dach.!

Duschen mit Solarenergie

Einfache solarthermische Anlagen nutzen die Son-nenenergie nur zur Brauchwassererhitzung. Dabeiwird das Dusch-, Wasch- oder Spülwasser aufge-

heizt. Solche Anlagen starten preislich bei rund4.000 Euro – abzüglich 60 Euro Förderung pro Qua-dratmeter Kollektorfläche. Aufwändigere Anlagenunterstützen auch die Heizung, sparen also auchnoch Heizkosten und werden mit 105 Euro proQuadratmeter gefördert.

Familie Klos hat sich für eine solarthermische An-lage mit Heizungsunterstützung entschieden. Siekostet um die 20.000 Euro, inklusive der auf fünfTage angesetzten Montage. Die Handwerker arbei-ten dabei parallel auf dem Dach und im Keller. Aufdem Dach müssen sie zwischen sieben und 14 Qua-dratmeter Solarkollektoren montieren – je nach Kol-lektortyp. Zur Auswahl stehen Flach- und Vakuum -röhrenkollektoren. In beiden befindet sich eineWärmeträgerflüssigkeit, die die Wärme aus derSonne speichert und später an das Brauchwasserabgibt.

Familie Klos entscheidet sich für Vakuumröhrenkol-lektoren. Sie sehen aus wie langgezogene, anein-andergereihte Thermoskannen. Jede dieser Röhrenbesteht eigentlich aus!zwei Röhren. Im inne ren Rohr

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Vom Dach direkt in die BadewanneLohnt sich eine solarthermische Anlage?

Ein Solarkollektor sammelt Son nen energiefür warmes Wasser

Der neue Solarspeicher muss inden Keller

Förderung

Für solarthermische Anlagen gibt es zwar keineEinspeisevergütung, dafür aber andere Fördermög -lichkeiten. Zusätzlich zu den im Text beschriebenenFörderungen seien hier Folgende genannt: Für denAustausch eines Heizkessels ohne Brennwerttech-nik gegen einen Kessel mit Brennwerttechnik gibtes momentan 750 Euro. Besonders effiziente So-larpumpen werden zurzeit mit 50 Euro gefördert.Weitere Informationen erteilt die EnergieagenturNRW oder das Bundesamt für Wirtschaft und Aus-fuhrkontrolle.

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Der Solarkreislauf

Auch wenn mit den fertig montierten Solarkollek-toren auf dem Dach und dem neuen Solarspeicherim Keller der Großteil der solarthermischen Anlagesteht – sie! funktioniert nur durch ein ausgeklügel-tes System: Fühler kontrollieren auf dem Dach undim Keller ständig die Temperatur der Kollektorenund des Speicher mit dem Warmwasservorrat. So-bald die Sonne den Wärmeträger im Solarkollektorerwärmt und sich eine ausreichende Temperatur-differenz zwischen beiden Fühlern ergibt, beförderteine Pumpe die Wärmeträgerflüssigkeit in denSolar speicher im Keller. Dort gibt der Wärmeträgerseine Energie an das Brauchwasser ab. Das re -gis triert wiederum der Temperaturfühler im Solar-speicher und pumpt die abgekühlte Wärme flüs -sigkeit wieder nach oben aufs Dach – der Solar -kreislauf ist geschlossen. An besonders trüben Ta-gen sorgen die Fühler übrigens auch dafür, dassdie Pumpe wegen der fehlenden Sonnen ein strah -lung ab- und der Heizkessel angeschaltet wird. Sogibt es keine kühle Überraschung.

So viel Geld kann man sparen

Etwa 30 Prozent der Heiz- und Warmwasserkostenlassen sich durch eine einfache solarthermischeAnlage sparen. Wird beim Aufbau gleichzeitig nochein alter Heizkessel gegen einen neuen getauscht,sind sogar Einsparungen bis zu 50 Prozent drin.Je höher der Warmwasserverbrauch einer Familie,desto eher lohnt sich die Anschaffung. Bei einervierköpfigen Familie können die eingespartenEnergiekosten bis zu 1.000 Euro im Jahr ausma-chen, nach 20 Jahren hätte Familie Klos so die Kos -ten für Anlage und Montage in jedem Fall wiederdrin. Doch die Familie hofft, dass sich ihre neueAnlage schon viel früher auszahlt, denn sie rech-nen mit weiter steigenden Energiepreisen. Ange-nommen, Öl und Gas würden jährlich um fünf bissieben Prozent teurer: Die Anlage könnte sichschon nach zwölf bis 14 Jahren rentieren.

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...in die Badewanne

Eine solarthermische Anlage spartEnergiekosten

Solarsilizium geworden. Das liegt jetzt in großenBlöcken von fast einem mal einem Meter vor undmuss vor der Weiterverarbeitung noch zersägt wer-den. Die dünnen Drähte, die das Silizium in dünneScheibchen schneiden, haben damit mehr als einenhalben Tag zu tun.

Zwischenbilanz: Diese Arbeitsschritte kompensiertjede Solarzelle nach ziemlich genau einem Jahr.Macht zusammen bis hierher 20 Monate – dann hatdie Solarzelle den Strom, der bei ihrer Herstellungverbraucht wurde, wieder rein geholt.

Bereit zur Jagd nach Sonnenlicht

Im nächsten Arbeitsschritt werden die dünnenScheibchen fit gemacht fürs Sonnenlicht. Aus Wafernwerden jetzt Solarzellen. In einem extrem sauberenRaum werden sie nun gereinigt, geätzt und leitfähiggemacht. Als nächstes wird die typisch blaue Anti-reflexionsschicht aufgetragen. Sie sorgt dafür, dassdas Sonnenlicht leicht in die Solarzellen hineinkommt, aber schlecht wieder heraus. Experimente

haben gezeigt, dass dies mit einer blauen Schichtaus Siliziumnitrid am besten funktioniert. Zu guterLetzt werden dann noch die elektrischen Leitungenauf die Solarzellen gepresst.

Zwischenbilanz: Obwohl der komplette Produkti-onsabschnitt automatisiert ist und Strom fressendeRoboter all die Arbeit erledigen, ist die Energie fürdiese Phase der Herstellung schnell wieder zurückgewonnen: nach vier Monaten. Addiert man denStromverbrauch bei der Her stel lung bis zu diesemProduktionsschritt, braucht die Solarzelle zweiJahre, um diesen Strom verbrauch wieder rein zuholen.

Es wächst zusammen, was zusammen gehört

Bis die Zellen nun auf die Dächer können, werdensie noch zu Modulen montiert. Aus zehn einzelnenZellen wird zunächst ein String, aus sechs Stringsdann ein fertiges Modul. Zum Schutz kommt nocheine Glasscheibe davor. Zusätzlich gibt ein RahmenHalt.

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Solarstrom unter der LupeInzwischen kann man auf immer mehr deutschenDächern Solarmodule sehen. Die blauen rechtecki-gen Platten schmücken nicht nur die Dächer vonBesserverdienenden. Mehr oder weniger groß -flächig sind Solarmodule auf Dächern von Schulen,Baumärkten, Firmendächern und Sporthallen in-stalliert. Dass sich die Installation finanziell lohnt,hat sich inzwischen herumgesprochen. Denn 20Jahre lang wird jede einzelne Kilowattstunde So-larstrom vergütet. Das hat zeitweise eine derartigeNachfrage ausgelöst, dass der Rohstoff Siliziumfür die Solarzellen knapp wurde. Was sich finan-ziell für den Betreiber lohnen mag, muss aber nichtumweltfreundlich sein. Wie lange dauert es, biseine Solarzelle genau den Strom erzeugt hat, derbei ihrer Herstellung benötigt wurde?

Aus Sand wird Silizium

Der Rohstoff für die Herstellung von Solarzellen istSilizium. Und den gibt es wie Sand am Meer. Imwahrsten Sinne des Wortes. Denn Sand ist für einenChemiker nichts anderes als Siliziumdioxid. Und so

beginnt die Herstellung einer jeden Solarzelle mitdem Einsammeln von Sand – nicht am Meer, son-dern im Tagebau. Im Bayerischen Wald und in Ka-sachstan wird eine besonders reine Form des San-des gewonnen. Einmal abgebaut, wird er inrie sigen Öfen und chemischen Reaktoren gerei-nigt, bis aus ihm hochreines Silizium wird.

Zwischenbilanz: Die Energie, die Bagger, Öfen unddie chemischen Prozesse bei der Gewinnung vonSilizium benötigen, hat die Solarzelle ziemlichschnell wieder rein geholt – nach nur sieben Mona-ten Betriebszeit auf einem Dach in Deutschland. Inden sonnenverwöhnten Regionen Südeuropas gehtes sogar um einiges schneller.

Erst am Stück, dann in Scheiben

Doch noch ist das Silizium nicht rein genug, umdaraus Solarzellen herzustellen. Um auch die aller-letzten Verunreinigungen zu entfernen, wird das Si-lizium noch einmal aufgeschmolzen. Nach drei Ta-gen bei 1.400 Grad Celsius ist es dann zum

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Solarstrom unter der LupeDie Energiebilanz von Solarzellen

Links:Die Herstellung von Solar modulen istaufwändig

Mitte:Die Herstellung von Solarzellen beginntmit dem Abbau von Quarzsand

Rechts:Hochreines Solarsilizium nach mehrerenTagen im Schmelzofen

Seit Anfang 2009 ist im nordrhein-westfälischen Jü-lich Deutschlands erstes Solarturmkraftwerk amNetz. Etwa 23,5 Millionen Euro hat es gekostet.Allein elfeinhalb Millionen Euro öffentliche Förder-gelder des Bundesumweltministeriums und derLänder NRW und Bayern stecken in dem Großpro-jekt. Die Ausmaße sind gigantisch: Über 2.000baumhohe Spiegel erstrecken sich auf einer Flächevon 14 Fuß- ballfeldern, dazu ein 60-Meter-Turm. Eingi gan - tisches Projekt in einer Region, in der nichtgerade häufig die Sonne scheint – das klingt ersteinmal alles andere als sinnvoll.

Technik aus Deutschland gegen Strom aus der Sahara

Doch die beteiligten deutschen Forscher und Solar-unternehmen stehen trotzdem zu ihrem Pro jekt:Nur in Deutschland hätten sie optimale Bedingun-gen, um die Kraftwerkstechnik weiterzuentwickeln.Statt mit leeren Händen dazustehen, falls der Stromaus der Sahara nach Deutschland fließt, wollen sieden Wüstenländern im Gegenzug ihr Know-how ver-kaufen. Damit dieser Plan auch funktioniert, müs-sen die deutschen Forscher aber gegen die inter- nationale Konkurrenz be stehen. Dann könntensogar Arbeitsplätze geschaffen werden. Das könne

Solarturmkraftwerk

Im Solarturmkraftwerk trifft das von circa 2.000Spiegeln (Heliostaten) gebündelte Sonnenlicht aufeinen ein zigen Brennpunkt oben im Turm. DieserBrennpunkt nennt sich Receiver und besteht ausporöser Keramik mit winzigen Luftlöchern. Er saugtdie Umgebungsluft an und heizt sie auf etwa 700Grad Celsius auf. Im Kraftwerks-Kreislauf wird durchdiese erhitzte Luft Wasserdampf erzeugt. DerDampf treibt eine Turbine an und produziert soStrom.

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Was soll ein Solarturmkraftwerk in Deutschland?

Zwischenbilanz: Auch bei diesen Produktionsschrit-ten greifen Menschen nur ein, wenn es irgendwohakt. Sonst erledigen wieder alles die Roboter. Unddiese verbrauchen genau so viel Energie, wie dieSolarzelle in fünf Monaten produziert. In der Ad-dition kommen wir nun auf 29 Monate. Wenn dasfertige Solarmodul die Werkshallen verlässt, musses also erst einmal zwei Jahre und fünf MonateStrom erzeugen, um den bis hier verbrauchtenStrom wieder wettzumachen.

Eine gute Bilanz für den Sonnenstrom

Noch fehlen zwei Lebensabschnitte einer Solarzelle,die wichtig sind, damit die Rechnung rund ist. Zu-nächst ist da die Montage auf dem Dach inklusiveder Herstellung aller Zusatzgeräte. Zusammenschlägt das mit fünf Monaten zu Buche. Am Endesteht noch das Recycling. Einsammeln, Demontie-ren und Entsorgen fließen mit insgesamt drei Mo-naten in die Bilanz ein.

Gesamtbilanz: Unterm Strich stehen also 37 Mo-nate. Drei Jahre und einen Monat muss eine So-laranlage auf einem Dach in Deutschland Son nen -strahlung in elektrische Energie umwandeln – dannhat sie genau soviel Strom erzeugt, wie bei ihrerHerstellung benötigt wurde. Etwas mehr als dreiJahre: bei einer möglichen Lebensdauer von 30Jahren.

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Solarstrom unter der Lupe

Links:Nach vielen Produktionsschritten sinddie einzelnen Solarzellen fertig

Mitte:Aus 60 einzelnen Solarzellen wird einSolarmodul

Rechts:Ein Solarturmkraftwerk in Deutsch land –zahlt sich die Investition aus?

Backen und kochen ohne Strom oder Gas? Mit einemSolarofen ist das kein Problem! Quarks & Co hatdafür in Zusammenarbeit mit dem Diplom-IngenieurArmin Furkert die folgende Bauanleitung ausgetüf-telt. Ein Solarofen kann allein durch die Kraft derSonne über 120 Grad Celsius heiß werden – ideal fürunseren Rezeptvorschlag am Ende der Bauanleitung:Toast Hawaii!

Materialliste

• großer Pappkarton• kleiner Pappkarton• flache Kartonplatten• altes Zeitungspapier• glasklare stärkere Fensterfolie (ca. 0,8 mm) • breites Klebeband• Klebstoff• schwarze Wandfarbe• ca. 10 Klorollen• eine spiegelnde Folie, z. B. Alufolie • 4 Stecknadeln• Teppichmesser• Schere• Meterstab• Stift• Pinsel

Der fertige Solarofen besteht aus einem Unterbau,einem Deckel und dem Reflektor. Bauen Sie zuerstdas Unterteil.

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SolarofenBauanleitung für einen Solarofen

nur dann gelingen, wenn das Forschungsprojekt Jü-licher Turmkraftwerk öffentlich gefördert und vonder Industrie unterstützt werden, sagen die Solar-forscher. Geht ihre Rechnung auf, könnte in Zukunftnicht nur Strom, sondern auch Geld für den Exportvon Technik nach Deutschland fließen.

Schlechte Wetterbedingungen

Seit das neue Solarturmkraftwerk steht, können dieJülicher Solarforscher ihre For schungs ergebnissegleich in der Nachbarschaft ihres Solarinstituts indie Praxis umsetzen. Bisher mussten sie dazu in diespanische Sierra Nevada reisen, zum Versuchskraft-werk des Deutschen Zen trums für Luft- und Raum-fahrt. Hier haben Solarforscher allerdings bessereArbeitsbedingungen, weil die Sonne viel öfterscheint als in Deutschland.

Deshalb steht Europas erstes kommerzielles Turm-kraftwerk in Spanien und versorgt dort bereits etwa15.000 Haushalte mit Solarstrom. Unter den wech-selhaften deutschen Wetterbedingungen wäre dasschlichtweg unmöglich. Zwar wollen die JülicherStadtwerke mit der deutschen Anlage auch etwasStrom für die Nachbarschaft produzieren, aber allen

Beteiligten ist klar, dass sie hier bei weitem nichtso rentabel arbeiten können wie Kraftwerke im spa-nischen Andalusien. Dafür sehen sie andere Vor-teile.

Der Vorteil des Standortes Deutschland

In den Augen der Betreiber sprechen langfristige,wirtschaftliche Überlegungen für ein Solar turm -kraftwerk in Deutschland. Für Solarforscher Bern-hard Hoffschmidt ist Jülich trotz schlechter Wet- ter verhältnisse der optimale Standort: „Also dieStrom produktion steht hier nicht in erster Linie imVordergrund, sondern die Lösung der technischenHerausforderungen. Hier sind wir wissenschaftlichin der Pole Position. Wir haben eine ganze Reihe vonForschungseinrichtungen in der direkten Umgebung,insbesondere das Deutsche Zentrum für Luft- undRaumfahrt, das das Ganze mitentwickelt hat. Undwenn Sie zum Beispiel in der Sahara ein Spezialkabelbräuchten, dann brauchen Sie dafür vielleicht dreiTage. In Spanien kenne ich das, da dauert das etwaso lange. Hier hätten wir das in einer halben Stunde.“

Die Bedingungen für technische Entwicklungensind in Deutschland laut Hoffschmidt also deut-

weiter auf S. 21

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Solarturmkraftwerk

Zwei Turmkraftwerke bei Sevilla beliefernrund 15.000 Haushalte mit Solarstrom

Nun ist das Unterteil des Solarofens fertig! Bauen Sieals nächstes den Deckel.

Der Deckel

Legen Sie die Kartonplatte auf das Unterteil des So-larofens und schneiden Sie es so zu, dass auf allenSeiten etwa zehn Zentimeter überstehen. Danachschneiden Sie auf den langen Seiten jeweils einStück bis zu den Ecken des Unterteils ein.

Klappen Sie die überstehenden Streifen nach untenund falten Sie die Laschen an den beiden Enden derkurzen Seiten um die Kartonecke. Verkleben Sie siemit dem Streifen der langen Seite. Dies wird anallen vier Ecken durchgeführt. Der Deckel musssich nun abnehmen und wieder auf das Unterteilsetzen lassen. Er sollte genau passen.

Schneiden Sie nun das Loch in den Deckel, durchdas die Sonne in den Solarofen scheint. Es sollteetwa so groß sein, dass das obere Viertel der Un-terteilseiten nicht zu sehen ist.

Schneiden Sie die Fensterfolie so aus, dass sie aufallen Seiten des Deckellochs etwa fünf Zentimeterübersteht. Die Folie wird in die Unterseite des De-ckels gelegt, zentriert und mit breitem Klebebandfestgeklebt.

Der Deckel ist fertig. Bauen Sie als letztes den Reflek-tor.

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Der Unterbau

Nehmen Sie den kleinen und den großen Pappkar-ton. Der kleine Pappkarton sollte in die große passenund zugleich breit genug sein, um ein Backblech hi-neinzulegen. Der Raum zwischen den Pappkartonsmuss auf jeder Seite mindestens fünf Zentimeter be-tragen. Zeichnen Sie mit einem Stift die Umrisse derkleinen Kiste auf den Boden der großen Kiste.

Verteilen Sie gleich hohe Klorollen als Abstandhalterin das eingezeichnete Kästchen auf den Boden dergroßen Kiste. Kleben Sie die Klorollen fest.

Legen Sie den Boden der großen Kiste mit zerknüll-tem Zeitungspapier gleichmäßig aus. Füllen Siedabei auch die Klorollen mit Papier. Die Dämmschichtaus Klorollen und Zeitungspapier sorgt dafür, dassdie im Solarofen erzeugte Wärme nicht zu schnellwieder nach außen entweicht.

Die kleine Kiste wird in die große Kiste auf die Klo -rollen gestellt und auf die benötigte Höhe abge-schnitten. Stopfen sie alle Zwischenräume mitzerknülltem Zeitungspapier gleichmäßig aus.

Falten Sie die überstehenden Seitenwände der großenKiste auf allen vier Seiten in das Innere der kleinenKiste. Um den Solarofen möglichst luftdicht zu ma-chen, werden sämtliche Überlappungsstellen groß-zügig mit einem breiten Klebeband überklebt.

Tipp: Sie können die Kanten leichter und genauer umfalten, wenn Sie die gegenüberliegende Seite mit demTeppichmesser etwas einritzen. Für die Ecke auf derOberseite können Sie die Seiten im 45-Grad-Winkeleinschneiden. Sie passen dann genau aneinander.

Streichen Sie den Innenboden mit schwarzer Wand-farbe. Der Grund: Dunkle Flächen absorbieren Son-nenlicht besser als helle Flächen. Die Sonnenstrahlenwerden dann in Form von Wärme in das Innere desOfens abgegeben.

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lich besser und preisgünstiger. Neue technischeLösungen könnten Entwickler und Hersteller ohnelange Wege direkt vor Ort umsetzen, bauen undim Betrieb testen, um sie dann im zweiten Schrittzu exportieren und auf Kraftwerke in aller Welt zuübertragen. Bernhard Hoffschmidt: „Wir habenjetzt das erste größere Projekt in Nordafrika, inAlgerien. Dort planen wir eine Anlage, die etwafünf Mal so groß sein wird wie diese und das wärenie zustande gekommen, wenn wir nicht hier einePilotanlage hätten, mit der wir zeigen können,dass es bereits funktioniert.“

Die technischen Herausforderungen

Das Jülicher Solarturmkraftwerk ist also ein For-schungskraftwerk – eine Art mitwachsender Proto-typ, in dem ständig Komponenten ausgetauschtund neue Komponenten getestet werden.

Im Forschungsbetrieb geht es hier zum Beispieldarum, die Spiegel des Kraftwerks möglichst treff-sicher zu machen, um das Sonnenlicht ohne Streu-verluste auf den Brennpunkt im Turm zu lenken –

und das möglichst energiesparend. Dafür sollen diegroßen Spiegel in Zukunft aus vielen einzelnen klei-nen beweglichen Spiegeln bestehen. Kleine Spiegelzu steuern, kostet deutlich weniger Energie. Im neuen Forschungskraftwerk wollen die Kraft-werksentwickler herausfinden, wie viel wirt-schaftlicher ihre Anlage mit den optimiertentechnischen Ansätzen arbeitet. Lösungen suchensie dabei auch für die Speicherung der Wär-meenergie oder für Komponenten im Brennpunktdes Turms, wo das Licht der Spiegel gesammeltauftrifft. Dort entstehen Temperaturen zwischen700 und 1.000 Grad Celsius – das Material mussalso sehr widerstandsfähig sein. Bisher haben dieForscher im Labor unter einer künstlichen Sonneam Material geforscht. Falls das Wetter mitspielt,wird bald unter richtigem Sonnenlicht getestet.Das deutsche Solarturmkraftwerk muss sich alsoerst endgültig bewähren.

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Solarturmkraftwerk

Der Reflektor

Schneiden Sie eine Kartonplatte auf die Größe desDeckels und kleben Sie ein reflektierendes Materialwie zum Beispiel Aluminiumfolie darauf. Die Alumi-niumfolie soll die Sonnenstrahlen in den Solarofenreflektieren. Kleben Sie die Kartonplatte mit einembreiten Klebeband an die Kartonkante, sodass Siedamit das Loch öffnen und schließen können.

Schneiden Sie einen Streifen der Kartonplatte ab undbefestigen Sie diesen mit Stecknadeln auf der einenSeite am Deckel und auf der anderen Seite am Un-terteil. Damit können Sie den Reflektor so justieren,dass er möglichst viele Sonnenstrahlen in den Ofenreflektiert.

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben den Solarofenfertiggestellt. Versuchen Sie doch mal, damit einenToast Hawaii zu backen! Dafür benötigen Sie Brot,Schinken, Ananasscheiben, Gouda und Ketchup. Undso geht’s: Bestreichen Sie das Brot mit Butter. Aufjedes Brot legen sie eine Scheibe Schinken, eine Ana-nasscheibe und in das Loch der Ananasscheibe gebenSie etwas Ketchup. Zum Schluss legen Sie eineScheibe Gouda auf das Brot. Überbacken Sie dasGanze im Solarofen, bis der Käse zerlaufen ist. VielSpaß und guten Appetit.

Haftungsausschluss:

Die Redaktion Quarks & Co oder der Westdeutsche Rundfunk über-

nehmen trotz sorgfältiger Kontrolle und Prüfung der vorliegenden

Bauanleitung keinerlei Haftung und/oder Verantwortung für jegliche

Unfälle oder gesundheitliche Beeinträchtigungen, die in Zusammen-

hang mit dem Solarofen entstehen. Der Zusammenbau und die Nut-

zung des Solarofens erfolgen auf eigene Gefahr.

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Messungen an den Kraftwerksspiegeln, den sogenannten Heliostaten

jave-Wüste in den USA ein solarthermisches Kraft-werk am Netz. Und es läuft seitdem zuverlässigund ohne Probleme. Dabei entsteht weder radio-aktiver Müll noch Kohlendioxid. Mittlerweile gibtes auch in Spanien zwei große Anlagen. Eine drittesoll bald dazu kommen. Der Bau der Kraftwerkewäre also kein besonderes Wagnis.

Für den Stromtransport nach Europa müssten 20spezielle HGÜ-Leitungen gelegt werden – viele Kilo -meter durchs Mittelmeer und etliche quer durchEuropa. Denn nur mit solchen Leitungen kann derStrom ohne große Verluste über tausende von Kilo -metern transportiert werden.

Woher kommt das Geld?

Dutzende Kraftwerke und mehrere zehntausendKilometer Stromleitungen – das kostet natürlich.Die Unternehmen kalkulieren mit 400 MilliardenEuro. Woher das Geld kommen soll, ist noch völligunklar. Denn auch wenn das Projekt bis aufs Jahr2050 angelegt ist – es wird nicht einfach, dieseriesige Summe aufzubringen.

Solarthermische Kraftwerke

Solarthermische Kraftwerke gibt es in Form vonPara bolrinnenkraftwerken und als Turmkraftwerk.

Beim Parabolrinnenkraftwerk wird das Sonnenlichtvon gebogenen Spiegelrinnen auf eine Brennliniekonzentriert. Dort fließt ein Thermoöl, das dann ineinen Kraftwerkskreislauf eingespeist wird. Dortwird Dampf erzeugt, der wiederum eine Turbine an-treibt (siehe auch Seite 5).

Beim Turmkraftwerk konzentrieren um die 2.000flache Spiegel das Licht auf den Brennpunkt obenim Turm. Dort wird Luft erhitzt, um im Kraftwerks-kreislauf wiederum mit der entstandenen Hitze Was-serdampf zu erzeugen und damit eine Turbine an-zutreiben (siehe auch Seite 15).

Im Gegensatz zur Anwendung der Solarthermie aufdem Hausdach wird in solarthermischen Kraftwer-ken also im großen Maßstab Thermoöl oder Lufterhitzt und die entstandene Wärme im zweitenSchritt in Strom umgewandelt.

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Die Lösung aus der WüsteEs klingt wie eine fabelhafte Idee: Wir lösen alleunsere Energieprobleme mit Solarstrom aus derWüste. Denn in den Wüsten dieser Erde gibt esmehr als genug Platz für unzählige Kraftwerke undkaum jemanden, den sie dort stören würden. Sonnegibt es natürlich auch im Überfluss. Tag für Tag kom-men in den Wüsten Unmengen Sonnenenergie an.In nur sechs Stunden so viel, wie die gesamteMenschheit in einem ganzen Jahr verbraucht.

Vor 25 Jahren nicht interessant genug

Die Idee ist nicht ganz neu. Schon in den 1980er-Jahren haben Wissenschaftler über Son nen -kraftwerke in der Wüste nachgedacht. Doch damalswar Öl noch so billig, dass andere Energiequellenkaum attraktiv waren. Damals konnte sich auchnoch niemand einen von der Menschheit ausgelö-sten Klimawandel vorstellen. Und so gerieten diePläne wieder in Verges senheit: zu teuer, zu uto-pisch.

Heute ist Vieles anders. Öl ist inzwischen teuer undwird knapper. Einen Tempe raturanstieg durchwahn sinnige CO2-Emmisionen leugnet niemandmehr. Dazu kommt noch, dass immer mehr Men-

schen auf un se rem Planeten leben: Inzwischen sindes fast sieben Milliarden. Der Energiehunger wächststetig. Es ist an der Zeit, die Pläne wieder aus derSchublade zu ziehen.

Eine Vision wird wiederbelebt

Zwölf deutsche Unternehmen haben sich zusam-mengefunden, um die Idee wieder zu beleben.Darunter die Energiegiganten e.on und RWE, aberauch die Münchener Rück – eine Versicherung – oderdie Firma Schott-Solar. Sie haben sich das Ziel ge-setzt, bis 2012 ins kleinste Detail zu klären, ob dasWüstenprojekt auch umsetzbar ist. Einen Namen ha-ben sie auch schon gefunden: Desertec. Dahinterverbergen sich große Pläne. Bis zum Jahr 2050 sollin Nordafrika und im Nahen Osten ein Netz aus so-larthermischen Kraftwerken ent stehen, das bis zu15 Prozent des europäischen Strombedarfs abdeckt.

Technik schon erprobt

Das Projekt scheint unter keinem schlechten Sternzu stehen. Denn die Technik für derartige Kraftwerkegibt es schon. Seit den 1980er-Jahren ist in der Mo-

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Die Lösung aus der Wüste Sahara-Strom könnte bald Europa versorgen

Links:15 Prozent des europäischen Stroms sollen aus der Wüste kommen

Mitte:Sieben Milliarden Menschen verbrauchenimmer mehr Energie. Tendenz steigend

Rechts:In Spanien sind zwei solarthermischeKraftwerke in Betrieb

Energie-Experten trauen der Solarenergie viel zu.Sie schreiben der noch recht jungen Technologieein riesiges Wachstumspotenzial zu: Schon bis2050 – so prognostizieren ihre Anhänger – lassesich mit Strom aus solarthermischen Kraftwerkenin Marokko, Algerien und Ägypten ein Viertel desdeutschen Energiebedarfs decken. Einige Vertreterder Photovoltaik sagen: Genauso viel Strom könneman in derselben Zeitspanne per Photovoltaik ge-winnen, auf ungenutzten Dächern und Fassaden inDeutschland.

Zu hoch gegriffen? Bisher sind wir von solchenZahlen auf jeden Fall noch weit entfernt. Im Jahr2008 hatte die Solarenergie nur einen Anteil von0,7 Prozent an der gesamten Stromproduktion inDeutschland und liegt damit deutlich hinter derWindkraft. Eine tragfähige Alternative zu den fos-silen Brennstoffen wird die Solarenergie in abseh-barer Zeit nur, wenn Industrie und Forschung baldAntworten auf die noch offenen Fragen der Solar-kraft finden.

Frage 1: Wie kann man Sonnenenergie speichern?

Eins der Hauptprobleme der Photovoltaik ist dieSpeicherung. Denn im Gegensatz zur Wärme -energie der Solarthermie lässt sich Strom aus Pho-tovoltaikanlagen bisher nicht rentabel speichern.Die Verluste sind zu groß. Bei der Photovoltaikgehen also genau dann die Lichter aus, wenn mansie am dringendsten braucht – nachts oder im Win-ter. Die Sonneneinstrahlung in einem durchschnitt-lichen deutschen Sommer liegt bei bis zu 1.000Watt pro Quadratmeter. In der dunkleren kühlenJahreshälfte sind es weniger als die Hälfte. Umdiese Schwankungen beim Rohstoff Sonne auszu-gleichen, wird Strom vom privaten Dach meist erstins öffentliche Netz eingespeist, bevor er wiederzum Verbraucher zurück kommt. Solarhausbesitzerstehen also abends nur deshalb nicht im Dunkeln,weil sie ihren Strom aus einem Großnetz beziehen.Und das wird zu über 85 Prozent durch konventio-nelle Kraftwerke gespeist.

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Solarenergie – Fragen und Antworten Die ungelösten Probleme der Solarenergie

Vor allem, wenn man bedenkt, dass Solarstromheute noch vier Mal teurer ist als Strom aus Gasund Kohle. Deshalb wäre Desertec aus heutigerSicht auch völlig unwirtschaftlich. Einige Energie-experten glauben daher, dass es kein Zufall ist,dass das Projekt gerade in Zeiten der Finanzkriseaus den Startlöchern kommt. Denn es sei mittler-weile scheinbar salonfähig geworden, sagen dieExperten, mit immensen Summen zu jonglieren unddabei immer auch gleich auf staatliche Subventio-nen zu schielen. „Ohne staatliche Subventionenwird das Projekt nicht in Gang kommen“, sagt Dr.Axel Michaelowa, der sich seit 1994 mit Fragen derinternationalen Klimapolitik beschäftigt.

Nicht über die Köpfe hinweg entscheiden

Technisch und logistisch scheint Desertec durchausrealistisch. Die Finanzierung bleibt zu klären. Aberein weiterer, vielleicht der wichtigste Punkt, ist auchnoch offen: Was sagen die Afrikaner dazu, wennwir Europäer plötzlich an ihre Tür klopfen und ingroßem Stil Solarkraftwerke in ihren Sand bauenwollen?

Klar ist: Desertec kann kein High-Tech-Projekt sein,das nur Vorteile für die Europäer bringt. Vielmehrmuss es zunächst die Energieprobleme der Ländervor Ort lösen. Denn dort wächst die Bevölkerungunaufhörlich. Und so müssten die neuen Solarkraft-werke erst einmal den steigenden Energiebedarf inNordafrika und im Nahen Osten decken. Vielleichtkönnten die Kraftwerke dann erst nach zehn bis 15Jahren den ersten Strom tatsächlich nach Europaliefern.

HGÜ-Leitung

HGÜ steht für Hochspannungs-Gleichstromübertra-gung. Dahinter steckt eine gute Idee. Denn norma-lerweise entsteht bei der Stromerzeugung Wech-selstrom. Überträgt man diesen über große Dis -tan zen, steigen die Übertragungsverluste enorm.Wandelt man den Strom nun vor dem Transport inGleichstrom und leitet ihn dann durch HGÜ-Leitun-gen, lassen sich die Übertragungsverluste auf vierbis fünf Prozent pro 1.000 Kilometer senken. Beieinem Stromtransport aus Afrika nach Europa wür-den dann zwar immer noch bis zu 15 Pro zent desStroms verloren gehen. Das ist aber aus wirtschaf-tlichen Gesichtspunkten vertretbar.

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Die Lösung aus der Wüste

Die Afrikaner müssen zuerst profitieren

Photovoltaik: Strom auch beiBewölkung

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Die Solarthermie hat es da leichter. Ein Typ des so-larthermischen Kraftwerks, das Turmkraftwerk,kann mit gespeicherter Wärmeenergie derzeit zu-mindest eine Nacht oder einen bewölkten Tag langweiter Strom produzieren. Und das ohne zu großeVerluste. Im Turm gibt es Tanks voll luftdurchlässi-ger Keramikklötze, die die Wärme speichern. In Pa-rabolrinnenkraftwerken – der zweiten Form dessolarthermischen Kraftwerks!– sind große rundeStahlbehälter mit flüssigem Salz für die Wärmespei-cherung zuständig. Damit die Energie in Zukunftnoch wirtschaftlicher gespeichert werden kann, ar-beiten Forscher allerdings auch an kostengünstige-ren Lösungen, zum Beispiel an der Wärmespei- che rung mit heißem Quarzsand.

Frage 2: Wann wird Solarstrom wirtschaftlich?

Etwa 40 Cent pro Kilowattstunde kostet Solarstromaus der Photovoltaikanlage derzeit. Der Strom so-larthermischer Kraftwerke in Spanien ist bereitsheute fast nur noch halb so teuer. Der Grund: einbesserer Wirkungsgrad. Der liegt trotzdem bei ge-

rade mal 15 bis 25 Prozent. Kern- oder Kohlekraft-werke arbeiten noch effizienter als solarthermischeKraftwerke. Sie haben Wirkungsgrade um 40 Pro-zent und einen noch fast unschlagbaren Strom-preis: um die 5 Cent. Damit der Solarstrom trotz demfließt, wird er subventioniert. Doch dieser Zuschusssinkt jährlich. Allerdings arbeitet die Zeit für die So-larenergie: Der Preis für konventionellen Strom wirdansteigen, die Investitionskosten für Solaranlagendagegen sinken. Je nach Standort soll der Preis fürSolarstrom schon in den nächsten Jahren unter 10Cent liegen.

Frage 3: Wie käme Energie aus der Wüste zu uns?

Mit Solarkraftwerken auf nur einem Prozent derWüstenfläche ließe sich der weltweite Energiebe-darf decken. Das haben Solarforscher des Deut-schen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR)ausgerechnet. Doch wie soll er aus der Wüste zuuns transportiert werden? Der Weg von Afrika nachMitteleuropa ist weit. Mehr als 3.000 Kilometer langmüsste eine Leitung sein. Um die Stromverluste

dabei gering zu halten, muss in den KabelnGleichstrom statt des ursprünglichen Wechsel-stroms fließen. Technisch ist es kein Problem, denStrom umzuwandeln. Aber auch mit Gleichstromgingen auf der Gesamtstrecke etwa elf Prozent derEnergie verloren. Und der Bau einer solchenTrasse – zum Beispiel von Algerien nach Deutsch-land – kostet nach Schätzungen des DLR um die45 Milliarden Euro. Kosten, die kaum ein einzelnesLand auf sich nehmen kann.

Zusätzlich in dezentrale Lösungen zu investieren,ist also zwingend. Strom und Wärme vom eigenenHausdach zu holen, liegt nahe. Denn auch aufdeutschen Dächern und Fassaden liegen nochviele potenzielle Solarflächen brach.

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Solarenergie – Fragen und Antworten

Links:Auch Solarhausbesitzer beziehen ihren Strom aus dem öffentlichen Netz

Mitte:Solarkraftwerke – noch arbeiten sie wenigerrentabel als die konventionelle Konkurrenz

Rechts:Strom aus der Wüste müsste einen weiten Weg zurücklegen

Der Service für den Verbraucher

Wer sein Haus mit Solarstrom versorgen will, demhilft das Solardach-Verzeichnis im Internet bei derEntscheidung für oder gegen eine Solaranlage.

Damit sich eine Solaranlage rentiert, braucht maneine freie Dachfläche von mindestens 20 Qua -dratmetern. Außerdem ist eine Schräge von 30 bis45 Prozent optimal. Je nach Solarertrag sind dieDächer im Internet farblich markiert. Vor allem dieDächer in Rot und Orange sind interessant. Orangebedeutet: eine gute Solarausbeute mit gut 80 Pro-zent. Rot heißt: spitze – über 95 Pro zent solar-stromtauglich.

Für Gelsenkirchen, Osnabrück, Braunschweig undWiesbaden ist das Solarpotenzial bereits ermittelt.In weiteren Gemeinden und Städten, wie zum Bei-spiel dem Rhein-Sieg-Kreis und im Köln-Bonner-Raum, sind solche Verzeichnisse in Planung. DieBerechnung kostet die Gemeinde je nach Größezwischen 10.000 und 250.000 Euro.

Laserscan

Bei einem Laserscan werden von einem Flugzeugeinige tausend Laserimpulse pro Sekunde ausge-sendet. Es ent steht ein dichtes Netz von Mess-punkten. Der Boden reflektiert die Impulse undwirft sie zurück. Aus der Laufzeit des Laserstrahlsergibt sich die Entfernung. Aus diesen Daten lässtsich mit Hilfe des Computers ein Geländemodellerstellen.

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Aufs Dach geschaut Das Solarpotenzial auf deutschen Dächern ist ge-waltig. Das hat Geoinformatikerin Martina Klärleerrechnet. „Wenn die Hausbesitzer auf jede geeig-nete Dachfläche eine Solaranlage setzen würden,könnte ein Verbundnetz den kompletten Strombe-darf aller Privathaushalte in Deutschland decken.“Doch bisher wird nur knapp ein Prozent dieses Po-tenzials ausgeschöpft. Viele wissen einfach nicht,dass die Kraft der Sonne in Deutschland ausreicht,um zwölf Atomkraftwerke zu ersetzen. Die StadtGelsenkirchen hat sich deshalb entschieden, einSolardach-Verzeichnis ins Internet zu stellen. Unddas funktioniert so: In eine Suchmaske gibt manStraße und Hausnummer ein. Das Programm zoomtauf das Dach des gesuchten Hauses und ein näch-ster Klick liefert weitere Daten: ob die Dachflächefür Solarmodule geeignet ist, wie viel Stromertragdort möglich wäre und wie viel Kohlendioxid derHausbesitzer einsparen könnte.

Vermessung aus der Luft

Die Gelsenkirchener Internet-Plattform wurde vonder Geoinformatikerin Martina Klärle entwickelt.Als Grundlage für ihre Berechnungen verwendetsie Daten von Vermessungsflügen. Dabei tastetein Laserscanner an einem Flugzeug die Umge-

bung dreidimensional ab. Die daraus gewonnenenDaten werden mit Satelliten-Koordinaten kombi-niert.

Martina Klärle ermittelt die Lage und Neigung derDächer – und alles, was Schatten wirft. Das ist sehrwichtig. Eine von Klärle entwickelte mathematischeFormel macht es möglich, sämtliche Schattenwürfeim Laufe eines Jahres exakt zu simulieren. So kannsie später errechnen, auf welchem Dach sich eineSolaranlage lohnt.

Das Wetter wird kalkulierbar

An der FH Frankfurt erstellt Martina Klärle aus denMessungen dreidimensionale Compu ter modelle. Einzweiter Rechner kombiniert die Ortsangaben mitWetterdaten und simuliert verschiedene Sonnen-stände. Dabei berücksichtigt die Geoinformatikerindie Wanderung der Sonne genauso wie den Schat-tenwurf eines Schornsteins im Wechsel der Tages-zeiten. Sie achtet auch auf den Wechsel der Jahres-zeiten. Vom Deutschen Wetterdienst bekommt sieregelmäßig die lokalen Wetterdaten. Das Wetter inDeutschland ist sehr wechselhaft. Für Martina KlärlesRechnungen ist deshalb nur der Mittelwert aller Son-nentage der vergangenen 20 Jahre entscheidend.

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Aufs Dach geschaut Jedes fünfte Haus in Deutschland eignet sich für Solaranlagen

Links:Ein Verbundnetz mit vielen kleinen Solaranlagenkann Atomkraftwerke ersetzen

Mitte:Der Computer errechnet den Schattenwurf

Rechts:Alle farbigen Dächer sind solaranlagentauglich

sie den Solaranlagen-Betreibern auszahlen müs-sen, mit der Netzgebühr zu verrechnen. Das heißt:Die regionalen Energieversorger buchen beimStromkunden den Zuschlag Monat für Monat ab.Legt man die aktuellen Daten den Berechnungenzugrunde, bezahlt ein vierköpfiger Durchschnitts-haushalt für erneuerbare Energien etwa 24 Euromehr im Jahr. Dr. Manuel Frondel vom Rheinisch-Westfälischen Institut für Wirtschaftsforschung inEssen geht davon aus, dass die bereits installiertenSolaranlagen während ihrer kompletten Laufzeitden Stromkunden Kosten in Höhe von 35 MilliardenEuro verursachen werden. Hält der Solarboom wei-ter an, könnten laut Frondel sogar gut 77 MilliardenEuro fällig werden.

Solarstrom hilft dem Klima nicht

Solaranlagen produzieren kein Kohlendioxid (CO2).Die Umwelt profitiert trotzdem nicht davon. Schulddaran ist die Umweltpolitik der Europäischen Unionund das Emissionshandels-Gesetz. Beide legen dieGesamtmenge an CO2 fest, die Stromkonzerne undIndustrie ausstoßen dürfen. Die Obergrenze istdabei unveränderlich. CO2-Verursacher, die mehrschädliches Klimagas verbrauchen, als festgelegt

wurde, müssen per Gesetz zusätzliche CO2-Rechtekaufen. Wer weniger in die Atmosphäre pustet,kann seine eingesparten Kohlendioxid-Zertifikateauf dem Strommarkt verkaufen. Wenn der Stromaus Solaranlagen ins Netz eingespeist wird, könnendie Braunkohlekraftwerke ihre Produktion drosselnund zunächst entsteht tatsächlich weniger CO2.Doch der Umwelt hilft das nicht. Denn die einge-sparten Zertifikate werden von den Stromkonzer-nen zu einem späteren Zeitpunkt wieder verbrauchtoder verkauft. Das bedeutet: Trotz Solaranlagensinkt der CO2-Ausstoß insgesamt nicht.

Erneuerbare-Energien-Gesetz

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) soll hel-fen, den Anteil regenerativer Energien bis 2020auf 25 bis 30 Prozent zu erhöhen. Es regelt dieHöhe der Vergütung und Abnahme von aus-schließlich aus erneuerbaren Energiequellen pro-duziertem Strom. Es bezuschusst nicht nur Solar- anlagen, sondern auch Biogasanlagen, Was-serkraft, Geothermie und Windräder. Die ur-sprüng liche Fassung des Gesetzes ist vom 29.März 2000. Es wurde am 29. Juli 2009 letztmaligaktualisiert.

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Licht und Schatten...In keinem anderen Land – nicht einmal im sonnigenKalifornien – wächst der Solarmarkt so rasant wiein Deutschland. Allein die 2008 neu montiertenSolaranlagen produzieren inzwischen Strom in derGrößenordung von fast 1,5 Gigawatt pro Jahr. Dasist so viel wie zwei Braunkohle- oder eineinhalbAtomkraftwerke leisten.

Ein weiterer Wachstumsschub zeichnet sich für2009 ab, denn die Preise für die Solarmodule sindim Keller. Sie kosten teilweise bis zu einem Drittelweniger als im Vorjahr. Den Preis drücken vor allemImportwaren aus China, Taiwan und Japan. Wersich derzeit für eine Solaranlage entscheidet, zahltinklusive Montage und Netzanschluss pro KilowattStromleistung rund 3.000 Euro zuzüglich Mehr-wertsteuer. Das entspricht dann etwa einer Jahres-leistung von 1.000 Kilowattstunden.

Wie Solarstrom gefördert wird

Die Fördersumme für Solarstrom wird in Deutsch-land durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)geregelt. Sie hängt von der Größe der Anlage unddem Jahr der Installation ab.

Zwei Modelle gibt es für die Solaranlagenbetrei-ber: Im ersten Fall wird der Strom ins allgemeineLeitungsnetz gespeist. Das Haus wird aber weitermit konventionellem Strom versorgt. Für den ver-kauften Solarstrom gibt es 43,01 Cent pro Kilo-wattstunde – zwanzig Jahre garantiert. DerFördersatz ist doppelt so hoch wie der derzeitigedurchschnittliche Strompreis. Ab 2010 gibt esdann nur noch 39,57 Cent je Kilowattstunde. Ab2011 sinkt die Vergütung noch einmal jährlich umneun Prozent.

Im zweiten Modell verbraucht der Hausbesitzer sei-nen Solarstrom selbst. Als Auf wands entschädigungerhält er zusätzlich für jede von ihm selbst produ-zierte Kilowattstunde 25,01 Cent.

Solaranlagen verteuern den Strompreis

Die Subventionen werden nicht aus dem Steuertopfbezahlt, sondern von jedem einzelnen Stromkun-den. Und das passiert so: Das deutsche Übertra-gungsnetz teilen sich vier Konzerne – RWE, EnBW,EON und Vattenfall. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz gestattet es ihnen, die Subventionen, die

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Licht und Schatten der SolarförderungWarum die richtige Diagnose so wichtig ist

Links:Noch nie waren Solaranlagen so günstig

Mitte:Die Subventionen zahlt jeder Stromkunde

Rechts:Trotz Solaranlagen sinkt der CO2-Ausstoß derkonventionellen Kraftwerke insgesamt nicht