7. Einsatzmöglichkeiten von Solarmodulen

Solarzellen können sowohl im Kleistleistungsbereich mit einigen Milliwatt bis Watt eingesetzt werden, als auch im Megawattbereich von Kraftwerken.

Besonders im Klein- und Kleinstleistungsbereich tragen sie heute einen beträchtlichen Teil zur Stromversorgung bei, z. B. in Taschenrechnern, Radios, Spielzeug und Uhren. Der Solarstrom reicht auch bei mangelhafter oder stark schwankender Beleuchtungsstärke noch aus, um diese Geräte zu betreiben.
Bei Schautafelbeleuchtungen und dgl. müssen dagegen bereits Akkus eingebaut werden, die tagsüber durch die Solarzellen aufgeladen und nachts über den Verbraucher entladen werden. Die geringfügige Verteuerung dieser Produkte kann meiner Meinung nach durchaus in Kauf genommen werden, weil dadurch auf die als Sondermüll geltenden Knopfzellen verzichtet wird.

Geht man einen Schritt weiter zum mittleren Leistungsbereich, so reicht die Leistung einer einzigen Solarzelle nicht mehr aus. Durch Reihen- bzw. Parallelschaltung mehrerer Zellen erreicht man eine proportional ansteigende Spannung bzw. Stromstärke – wie bei anderen Stromquellen auch. Im Handel sind diese vernetzten Zellen in Form von Modulen in allen Größenordnungen erhältlich. Mehrere Module zusammengeschaltet ergeben eine Solaranlage die z. B. einen Haushalt versorgen kann.
Geht man von einem durchschnittlichen Stromverbrauch von etwa 5000 kWh pro Jahr aus, so ist dafür eine 40 - 50 m² große Modulfläche erforderlich. Zusätzlich dazu fallen noch Kosten für Aufständerung, einen Wechselrichter (da fast alle Elektrogeräte auf 230 V Wechselstrom ausgerichtet sind) und Elektronik (z. B. MPP-Tracker, damit die Leistungsabnahme möglichst im Punkt maximaler Leistung erfolgt).

Ein allseits bekanntes Dilemma der Photovoltaik ist die hohe Stromproduktion tagsüber in den Sommermonaten, was zu einem ungenutzten Überschuss an Energie führt, dagegen kaum eine an bewölkten Tagen und im Winter bzw. überhaupt keine Stromerzeugung in der Nacht! (siehe dazu Anhang 2!) "Wird Strom auch verlangt, wenn die Sonne nicht entsprechend scheint (Wolken, Abschattungen u. ä.), werden Speicherbatterien erforderlich, die wiederum durch Laderegler geschützt werden müssen." Alle Zusatzgeräte zusammen "...machen immerhin 40 - 50 % der Gesamtkosten der PV-Anlage aus.
Eine weitaus umweltschonendere Methode ist allerdings die Aufspaltung von Wasser in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff und dann bei Bedarf die Umkehrung dieses Prozesses in der Brennstoffzelle, wobei ausschließlich Wasser und Gleichstrom entstehen.

Die Alleinversorgung durch Solarstrom ist meiner Ansicht nach heutzutage nicht realisierbar, um Zahlen zu nennen: Eine 2,5 kWp PV-Anlage ohne Speicher kostet über 45. 000 DM!
Wesentlich rentabler sind netzgekoppelte Anlagen, die im "1000-Dächer-Programm" zur Zeit erprobt werden. Der Staat gibt hier einen Zuschuss von 70 % der Investitonskosten und die Stromzähler dieser Haushalte laufen an "guten Tagen", an denen also Netzeinspeisung des nicht benötigten Stroms möglich ist, rückwärts.
An dieser Stelle möchte ich kurz auf die mancherorts geäußerten Befürchtungen eingehen, eine Solaranlage auf dem Dach oder ein Solarkraftwerk passe nicht ins Landschaftsbild. Diese Einwände kann ich persönlich überhaupt nicht nachvollziehen, da Solaranlagen zum einen erheblich unauffälliger sind als z. B. Rotoren einer Windkraftanlage und man sich zum anderen an heutige Kraftwerke auch gewöhnt hat, welche doch jedem sofort ins Auge stechen.

Der heute wichtigste Einsatzbereich der Photovoltaik ist die autonome Versorgung netzferner Anlagen, die sog. Inselversorgung, z. B von Berghütten, Leuchttürmen, Messstationen, Sendern, Bojen, Weidezäunen, Pumpen, Segelbooten, Camping usw. Daher spielt sie in südlichen Ländern mit mangelhafter Infrastruktur eine besonders große Rolle bei künstlicher Bewässerung, Kühlung, Stromversorgung abgelegener Orte und der Trinkwasserversorgung.

Schließlich sind noch die Solarkraftwerke mit Leistungen im Megawattbereich zu nennen. Hier bietet sich an, die Module durch mechanische Nachführungen dem Sonnenstand anzupassen, um dadurch einen niedrigen Einfallswinkel zu gewährleisten (vgl. 6.3). Leistungssteigerungen von ca. 30 % sind die Folge, für kleinere Anlagen sind Nachführungen aber unrentabel, da sie wieder hohe Kosten und Wartung nach sich ziehen und im Sommer sowieso schon ein Stromüberschuss vorhanden ist.

Weitere Einrichtungen zur Lichtkonzentration , wie z. B. Spiegel oder Reflektoren, kommen für die Photovoltaik weniger in Frage, da sie zu einer zusätzlichen Erwärmung der Module beitragen und deshalb zu keinen großen Leistungssteigerungen führen (vgl. 6.4).
In südlichen Breiten (z. B. Kalifornien) finden sie dagegen bei thermischen Solarkraftwerken ihren Einsatz: "Konzentrierende Systeme können nur die direkte Sonneneinstrahlung verarbeiten, nicht die diffuse. In der Bundesrepublik sind nur etwa 50 % der jährlichen Globalstrahlung direktes Sonnenlicht; damit ist das Potential für solarthermische Kraftwerke gering."
F. Staiß spielt deshalb mit dem Gedanken, Solarstrom von Kraftwerken aus Regionen zu importieren, die mehr von der Sonne begünstigt sind als Deutschland. Hier kämen vor allem nordafrikanische Staaten in Frage, die eine 2 - 3-mal höhere Globalstrahlung vorweisen.
Mir erscheint diese These jedoch utopisch, da sich meiner Ansicht solch ein Projekt politisch kaum realisieren lässt!