Solarenergie. Eine Chance für die Zukunft

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Erneuerbare Energien - Notwendigkeit des Umdenkens

3. Nutzungsmöglichkeiten solarer Energie
3.1. Solarthermie
3.1.1. Passive Solarenergienutzung
3.1.2. Aktive Solarenergienutzung
3.1.3. Potentiale, Nutzung und Kosten der Solarthermie
3.2. Photovoltaik
3.2.1. Technischer Entwicklungsstand
3.2.2. Einsatzgebiete
3.2.3. Potentiale, Nutzung und Kosten der Photovoltaik

4. Rahmenbedingungen für Solartechnik in Deutschland
4.1 Forschungsförderung
4.2. Maßnahmen zur Förderung der Solarenergie
4.3. Handlungsoptionen für eine zukünftige Energiepolitik

5. Zusammenfassung und Ausblick

Literaturverzeichnis

1 . Einleitung

Mit ihrem Bericht Faktor Vier; doppelter Wohlstand - halbierter Naturverbrauch an den Club of Rome von 1995 haben Amory Lovins und Ernst Ulrich von Weizsäcker ein eindrucksvolles Dokument geschaffen, in dessen Zentrum die Frage nach der Zukunft der Menschheit steht. Ihre Arbeit knüpft unmittelbar an Grenzen des Wachstums von 1972, sowie die Erste globale Revolution und dem Bericht The Scanal and the Shame des Club of Rome an.

Als zentrales Weltproblem erkennt der Club of Rome, dass ohne eine Verdoppelung des weltweiten Wohlstands die politischen Spannungen und die globale Armut in ihrer ganzen Bedrohlichkeit nicht zu überwinden sind. Gleichzeitig können ohne eine Halbierung des Naturverbrauchs die ökologischen Gleichgewichte nicht wiederhergestellt und so die Lebensgrundlagen der Menschheit nicht langfristig gesichert werden^[1].

Weizsäcker möchte mit seiner deutschen Ausgabe die, seiner Meinung nach, festgefahrene Diskussion um Umweltpolitik, Klimaschutz, Energiekonsens, etc. in Deutschland neu beleben. Mit Lovins’ Erkenntnissen über Effizienzpotentiale will er an den aufrüttelnden Bericht Grenzen des Wachstums anschließen, und dem technischen und zivilisatorischen Fortschritt den Weg weisen. Mit diesem Bericht hält der Club of Rome den Ansatz einer Lösungsstrategie in Händen.

Er versäumt nicht die Hindernisse und Hemmnisse anzusprechen, die es zu überwinden gilt um Ressourceneffizienz zum Leitgedanken einer besseren Zukunft zu machen. Gewinnträchtige Bereiche wie Rohstoffausbeutung, Arbeitsrationalisierung, Marktausweitung und Verstärkung der internationalen Arbeitsteilung bieten sich Kapitalgebern weiterhin an. Umstellungskosten und ein Steuersystem, dass Arbeit und Kapital anstatt Naturverbrauch bestraft, stehen der Faktor - Vier - Revolution gleichfalls im Weg^[2].

Die folgende Arbeit widmet sich der Energiefrage. Hauptgegenstand bildet die Nutzung der Solarenergie im Rahmen der regenerativen Energien. Neben allgemeinen Gedanken zum Themenbereich erneuerbarer Energieträger, werden die technischen Konzepte der Solarnutzung beleuchtet, bevor auf die politischen Rahmenbedingungen eingegangen wird. Eine Zusammenfassung mit Ausblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen schließt diese Arbeit ab.

2 . Erneuerbare Energien - Notwendigkeit des Umdenkens

Die Folgen menschlicher Eingriffe in die empfindlichen, globalen Öko - Systeme sind heute überdeutlich zu erkennen. Energiepolitik muss deshalb als Auftrag verstanden werden. Klimapolitik stellt die Weltpolitik vor gänzlich neue Aufgaben.

Alle Veröffentlichungen bestätigen, dass die Umwelt bedroht ist, von lokalen Umweltzerstörungen bis hin zu globalen Umweltkrisen. Die Ursachen sind vielfältig. Einer der Hauptgründe für zahlreiche Umweltkrisen ist die ungleiche Verteilung des Wohlstandes zwischen den Industrienationen und den Entwicklungsländern. Insbesondere der maßlose Umgang mit Energie und Ressourcen in den entwickelten Ländern sind für Phänomene wie den Treibhauseffekt und das Ozonloch verantwortlich^[3].

Inzwischen wird viel von einer Verringerung der CO2 - Emissionen geredet. Es existieren viele Vorschläge, mit Energie ressourcenschonender umzugehen. So könnte beispielsweise die weltweite Produktion von CO2 von derzeit etwa 22 auf 8 Mrd. Tonnen abgesenkt werden, wenn allen Ländern die Technologie zur Verfügung stünde, welche Deutschland oder Japan nutzen. Doch ist das Gegenteil zu beobachten. Selbst in den hochindustrialisierten Wirtschaften in Europa nehmen die CO2 - Emissionen zu. Die Energiewende findet bis jetzt noch nicht statt^[4].

Zentrale Voraussetzung für den Erfolg einer dauerhaften Entwicklung ist die Lösung des Weltenergieproblems. Die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe hervorgerufene Erwärmung und Verschmutzung der Erde, sowie die Risiken der Atomenergie und die ungelösten Probleme der Atommüllbeseitigung, lassen nur eine Lösung zu: Die Umstellung der Energieversorgung der Menschheit auf regenerative Energieträger bei gleichzeitiger Nutzung von Energiesparpotentialen.

Unser gegenwärtig hoher Lebensstandard ist ohne einen entsprechenden Energieverbrauch nicht möglich. Die mit der Energieerzeugung entstehenden Umweltfolgen, werden in Deutschland immer kontroverser diskutiert. Erneuerbare Energien werden in Zukunft eine immer bedeutsamere Rolle bei der Energiegewinnung spielen.

Das regenerative Energieangebot ist durch eine große Bandbreite hinsichtlich der Energiedichte, der Variationen des Energieangebotes, der daraus gewinnbaren Energieträger und anderer Größen gekennzeichnet. Die nutzbaren Energieströme entspringen drei grundsätzlich unterschiedlichen Primärquellen: Erdwärme, Gezeitenenergie und Solarstrahlung. Mit entsprechend angepassten Techniken können die einzelnen Energieströme für den Menschen nutzbar gemacht werden. Dabei variieren derzeit sowohl die jeweiligen Nutzungstechniken, deren Entwicklungsstand und die Perspektiven dieser Entwicklungen erheblich. Auch sind nicht alle Möglichkeiten in gleichem Maße technisch sinnvoll einsetzbar.

In Deutschland ist aus diesem Grunde eine Nutzung des erneuerbaren Energieangebots derzeit nur hinsichtlich einer begrenzten Anzahl von Möglichkeiten zweckmäßig. Hierzu zählen die solare Wärmebereitstellung mit aktiven und passiven Systemen, die photovoltaische Umwandlung des Sonnenlichts in elektrische Energie, die Nutzung der Windenergie, die Stromerzeugung durch Wasserkraft sowie die Nutzung der photosynthetisch fixierten Energie^[5].

3. Nutzungsmöglichkeiten solarer Energie

Ein Baustein für zukünftige Energiewirtschaft stellt die Nutzung der Sonnenenergie dar. Ausgelöst durch den Schock der ersten Ölkrise setzten Mitte der siebziger Jahre vielfältige Aktivitäten ein, brauchbare Konzeptionen für die Solarenergienutzung zu entwickeln und zu realisieren. Doch Rückschläge stoppte die anfängliche Euphorie. In den achtziger Jahren verschwand die Solartechnik aus dem Blickfeld der Öffentlichkeit. In einigen Bereichen fand jedoch eine Professionalisierung statt. Die Problematiken der ersten Anlagengeneration wurden überwunden und durch Optimierung konnte die Effizienz und Zuverlässigkeit wesentlich gesteigert werden.

Aufgrund des gestiegenen Umweltbewusstseins nimmt das Interesse an der Nutzung der Sonnenenergie wieder zu und gewinnt an Bedeutung. Der Schwerpunkt der Diskussion hat sich jedoch verlagert. Während früher nach einem anderen Energieträger gesucht wurde, um die Abhängigkeit vom Erdöl zu reduzieren, setzt sich mittlerweile die Erkenntnis durch, dass nur durch effizientere Techniken und der Nutzung erneuerbarer Energien ein Klimakatastrophe verhindert werden kann. Entsprechend muss sich die Solarnutzung als eine Energiespartechnik unter anderen behaupten^[6].

Solarthermie und Photovoltaik (PV) sind direkte Wege der Umwandlung von Sonnenlicht in nutzbare Energie. Die erzeugten Energieströme sind bei der Photovoltaik elektrischer Strom und bei der solarthermischen Energieumwandlung Niedertemperaturwärme, Prozesswärme und Hochtemperaturwärme.

Bereits heute wird in jedem Haushalt Solarenergie genutzt, auch wenn dies im Alltag nicht bewusst wahrgenommen wird: Das durch die Fenster einfallende Tageslicht trägt zur Erwärmung des Gebäudes bei, reduziert also den Heizenergiebedarf. Zudem bietet es kostenlose Beleuchtung. Man spricht hierbei von passiver Solarenergienutzung, wenn das Gebäude bzw. Teile davon die Funktion der Solarenergieaufnahme, Wandlung und Speicherung übernehmen. Alle anderen thermischen Solarenergiesysteme werden als aktiv bezeichnet^[7].

3.1. Solarthermie

Das Grundprinzip der solarthermischen Nutzung ist die Umwandlung von kurzwelliger Solarstrahlung in Wärme. Verwendet man die grobe Definition „thermische Energie = Heizenergie und Warmwasser“, so beträgt der Anteil der thermischen Energie am Endenergieverbrauch in Deutschland etwa ein Drittel. Wird der Energiebedarf weiter aufgeschlüsselt, so ergeben sich beispielsweise für den privaten Wohnbereich Anteile der thermischen Energie von über 85%. Davon kann eine erhebliche Quote über solare Quellen bereitgestellt werden^[8].

3.1.1. Passive Solarenergienutzung

Bei passiven Solarsystemen erfolgt die Umwandlung der Sonnenstrahlung in Wärme direkt durch die Gebäudestruktur, d.h. durch transparente Hüll- und massive Speicherbauteile. Charakteristisch für diese passive Nutzung, die auch als passive Solararchitektur bezeichnet wird, ist damit die Nutzung der Gebäudehülle als Kollektor und der Gebäudestruktur als Speicher. Abhängig von Anordnung und Ausbildung der einzelnen Komponenten werden drei funktionale Systemtypen unterschieden.

Die so genannten Direktgewinnsysteme lassen das Sonnenlicht durch lichtdurchlässige Hüllflächen direkt in den Raum treten. Das Licht wird an den inneren Raum- Oberflächen in Wärme umgewandelt. Typische Direktgewinnsysteme sind Fenster und Oberlichter.

[...]

^[1] Vgl. Geleitwort von Ricardo D. Hochleitner - Präsident des Club of Rome, in: von Weizsäcker, Ernst Ulrich (Hrsg.): Faktor Vier - doppelter Wohlstand - halbierter Naturverbrauch, München 1996

^[2] Vgl. von Weizsäcker, Ernst Ulrich (Hrsg.), a.a.O., S. 15f

^[3] Vgl. Enquete - Kommission „Schutz der Erdatmosphäre“ des Deutschen Bundestages (Hrsg.) : Klimaänderung gefährdet globale Entwicklung, Bonn 1992, S. 14

^[4] Vgl. Geleitwort von Rolf Linkohr - Präsident der europäischen Energiestiftung, in: Brauch, Hans G.(Hrsg.): Energiepolitik - Technische Entwicklung, politische Strategien, Handlungskonzepte zu erneuerbaren Energien und zur rationellen Energienutzung, Heidelberg 1997, VI

^[5] Vgl. Kaltschmitt, M., Wiese, A. (Hrsg.): Erneuerbare Energien - Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte, Berlin 1995, S. 9f

^[6] Vgl. Hessisches Ministerium für Umwelt, Energie, Jugend, Familie und Gesundheit (Hrsg.): Energiesparinformationen - Brauchwasserbereitung mit Sonnenenergie, Institut Wohnen und Umwelt, Wiesbaden 1997, S. 2

^[7] Vgl. Wiese, A., Streicher, W., Kerschberger, A., Küsgen, H., Solarthermische Erwärmung, in: Kaltschmitt M., Wiese A. (Hrsg.), a.a.O., S. 99ff

^[8] Vgl. Luther, J., Wettling, W., Wittwer, V.: Solarthermie und Photovoltaik - Technische Grundlagen und Potential, in: Brauch, Hans G. (Hrsg.), a.a.O., S. 136f