Über die Photovoltaik

Photovoltaik ist die Methode der direkten Umwandlung der Sonnenstrahlung in Strom (Gleichstrom) unter Verwendung der photoelektrischen Erscheinung auf großflächigen Halbleiterphotodioden. Die einzelnen Dioden heißen Solarzellen und werden gewöhnlich in größere Komplexe – Solarmodule verbunden.  Die Zellen an sich sind zweierlei Typs – kristalline oder dünnschichtige. Kristalline Zellen werden auf dünnen Scheiben eines Halbleitermaterials gebildet, die dünnschichtigen Zellen werden direkt auf Glas oder eine andere Unterlage aufgetragen. In kristallinen Technologien überwiegt Silizium und zwar monokristallines oder multikristallines, andere Materialien werden nur in speziellen Applikationen verwendet. Dünnschichtige Technologien gibt es eine Reihe, zum Beispiel amorphes Silizium und mikrokristallines Silizium, deren Kombination Tandem heißt, des Weiteren Telluridcadmium und CIGS Verbindungen. Dank des wachsenden Interesses an erneuerbaren Energiequellen ist die Herstellung von Solarmodulen und -systemen in der letzten Zeit erheblich vollkommener geworden.

Die Stromerzeugung aus der Sonnenstrahlung verdoppelt sich seit 2002 alle zwei Jahre mit dem Tempo 48% pro Jahr, wodurch sie die schnellste und am meisten entwickelte Technologie zur Energieerzeugung wird. Bis zum Ende des Jahres 2008 waren weltweit 15000 MW installiert. Etwa 90% dieser Kapazität sind ans Netz angeschlossen.

Im Jahr 2007 waren auf der ganzen Welt 2,826 Gigawatt Peak (GWp) installiert und im Jahr 2008 betrug die weltweite Installation bereits 5,95 Gigawatt Peak (GWp), was ein Wachstum um 110% ist. Die meisten dieser Installationen (89%) sind in drei Ländern installiert – Deutschland, Japan und Vereinigte Staaten. Indien genehmigte ein ambitiöses Solarprogramm zur Errichtung von Solaranlagen mit einer Leistung von 200 Gigawatt bis zum Jahr 2050, etwa um ein Drittel mehr als die gesamte indische energiewirtschaftliche Produktionskapazität im Jahr 2009 betrug.

Laut Organisation Navigant Consulting and Electronic Trend Publications wird vorausgesetzt, dass im Jahr 2012 die weltweite Installation von diesen Systemen 18.8 Gigawatt Peak (GWp) betragen wird.

Obschon diese Zahlen unglaublich erscheinen, sind sie im Vergleich mit den anderen Energiequellen bis jetzt absolut unerheblich (der Anteil geothermaler / solarer / Windenergiequellen betrug im Jahr 2006 zusammen 0,6 %).

Der Preis der Photovoltaik verringert sich dank der ständigen Entwicklung der Technologie und massiven Produktion ständig. Dank finanzieller Angebote, Förderungen und vorteilhafter Tarifbedingungen für die Energie aus Photovoltaik kommt es in vielen Ländern zur gewaltigen Zunahme von Installationen.

In der Tschechischen Republik wurde im Jahr 2006 der Einspeisetarif für Strom aus Photovoltaikanlagen völlig anders eingestellt, als das in dieser Zeit in Deutschland der Fall war. Die Energieregulierungsbehörde legte den Einspeisetarif übereinstimmend für kleine Systeme auf den Dächern und für große Anlagen auf Freiflächen fest. In Deutschland hatten die Dachsysteme im Vergleich mit der Tschechischen Republik eine höhere Einspeisevergütung, die Installationen auf Freiflächen dagegen eine bedeutend niedrigere. Angesichts der Entwicklung des Kurses der Krone und der Einspeisevergütungen in Deutschland hat sich die Situation für die Dachsysteme im Jahr 2007 ausgeglichen, für die Freiflächeninstallation in der Tschechischen Republik wurde sie noch vorteilhafter. Die Stärkung der Krone im Jahr 2008 und der Preisverfall der Module im Jahr 2009 bedurften einer schnellen Reaktion. Der Deutsche Bundestag genehmigte die Herabsetzung der Einspeisevergütungen ab Mitte des Jahres 2010. Die tschechische Regierung hat zwar bereits Ende August 2009 das Vorhaben bekanntgegeben, die Einspeisevergütung zum 1.1.2010 zu mindern, die Vorbereitung des Entwurfs der Novelle und anschließende Genehmigung im Parlament zog sich allerdings bis zum Jahr 2010 hin und die Gültigkeit der Novelle wurde erst auf den 1.1.2011 verschoben. Dank dessen blieben die Einspeisevergütungen für das Jahr 2010 extrem vorteilhaft, was zum Boom der Errichtung von Solaranlagen führte. Unter der angeblichen Drohung eines sprungartigen Preisanstiegs für elektrische Energie wurden zwei weitere Novellen des Gesetzes, deren deklariertes Ziel die Einschränkung der Entwicklung der Photovoltaik und Minderung der Auswirkung auf den Endabnehmer war, von der Regierung vorgeschlagen und vom Parlament genehmigt. Beide Novellen waren aber unnötig, Photovoltaikanlagen, die vor Februar 2010 keine Genehmigung für den Netzanschluss erhalten hatten, können nicht angeschlossen werden und die herabgesetzte Einspeisevergütung für das Jahr 2011 hat auch diejenigen entmutigt, die eine Genehmigung erwarben, es aber nicht schaffen würden, sie im Jahr 2010 zu errichten. Eine der Novellen ist außerdem schon auf dem Weg zum Verfassungsgericht, den Antrag auf Aufhebung reichten die Senatoren ein, die sie im Herbst genehmigt hatten.

Vorteile

• Die Menge der Sonnenenergie, die auf die Erdoberfläche auftrifft, ist so riesig, dass sie den gegenwärtigen Bedarf 6000mal decken würde – auf die Erdoberfläche treffen 89 Petawatt auf, wobei unser Bedarf 15 Terawatt beträgt. Die Solarenergie hat so die größte Dichte der Leistung (der weltweite Durchschnitt beträgt 170 W/qm) von allen bekannten Quellen erneuerbarer Energien.
• Während der Erzeugung elektrischer Energie verunreinigt das Photovoltaiksystem nicht die Umwelt. Die Verunreinigung während der Erzeugung und Entsorgung der Anlage lässt sich unter Verwendung bereits bekannter Methoden der Entsorgung von Elektroabfall unter Kontrolle halten. Es wird auch an der Entwicklung von Technologien zum Recycling der Anlagen nach Beendigung ihres effektiven Lebens gearbeitet.
• Photovoltaiksysteme bedürfen nach ihrer Installation einer minimalen Wartung. Die Betriebskosten sind also im Vergleich zu existierenden Technologien extrem niedrig. Leider sind die Kosten für die Errichtung dieser Systeme nicht trivial.
• Dank hoher vom Staat garantierter Förderung ist der Rückfluss der Investition sehr schnell.
• Wenn das Photovoltaiksystem ans Netz angeschlossen ist, dann kann die Energie örtlich verbraucht werden und es können also auch die Gesamtverluste des Verteilungssystems vermindert werden.
• In die Forschung von Solarsystemen wurde im Vergleich zu Mitteln, die in die Forschung der Energieerzeugung aus fossilen und Kernquellen investiert wurden, relativ wenig investiert. Also gibt es hier viel Raum, wie man die Solartechnologie verbessern kann.