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Erneuerbare Energien

Solarenergie

Die Sonnenenergie, welche in Form von Licht und Wärme auf die Erdoberfläche trifft, kann aktiv durch Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung (Warmwasser und Heizungsunterstützung), durch konzentrierende Systeme für chemische Prozesse und Stromproduktion sowie durch Photovoltaik-Anlagen zur Stromerzeugung genutzt werden.

Photovoltaik

Die Photovoltaik (PV) ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität und ist eine wichtige Technologie für die nachhaltige Energieversorgung der Zukunft. Das Potenzial von Solarstrom ist beträchtlich: bis zum Jahr 2050 könnten rund 20% des derzeitigen Strombedarfs durch Photovoltaik erzeugt werden.

Photovoltaik ist eine relativ junge und komplexe Technologie, bei der noch grosser Forschungsbedarf besteht. Hauptziel dabei ist, die wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit des heute vergleichsweise teuren Solarstroms in Zukunft stark zu verbessern; allein in den letzten Jahren konnten die Gestehungskosten jährlich um rund 5% gesenkt werden.

Weltweit ist der Photovoltaikmarkt in den letzten Jahren um über 30% pro Jahr gewachsen, insbesondere in Europa. In der Schweiz sind derzeit rund 30 MW installiert, die jedoch nur zu einem sehr kleinen Teil (rund 0.04%) zur Schweizer Stromproduktion beitragen. Mit der kostendeckenden Einspeisevergütung erhält der Schweizer Photovoltaikmarkt aber neuen Schub.

Der Ertrag von PV-Anlagen wird in kWh/kWp (Jahresertrag/Spitzenleistung der Anlage) angegeben. Der Durchschnittswert der Anlagen in der Schweiz liegt bei 820 kWh/kWp, wobei neuere Anlagen selbst im Mittelland bis 1'000 kWh/kWp erreichen können. Je nach Technologie benötigt man dazu eine Modulfläche zwischen 8 m2 (kristalline Zellen) und 25 m2 (für gewisse Typen von Dünnschichtzellen).

Solarwärme

Solarwärme ist dank standardisierten Anlagentypen für Warmwasser und Heizungsunterstützung eine interessante Option. Zunehmenden bieten auch konventionelle Heizungsunternehmen gute Systeme an. In der Schweiz werden derzeit jährlich rund 4'000 Anlagen zur Brauchwassererwärmung oder Heizungsunterstützung realisiert. Solarwärme ist mit jedem anderen Energieträger ideal kombinierbar. Obwohl der Anteil der Solarwärme am gesamtschweizerischen Verbrauch heute noch vergleichsweise gering ist, ist ihr Potenzial gross. Wenn alle bestehenden Gebäude energetisch optimal saniert würden, könnte mittels Sonnenkollektoren der gesamte Wärmebedarf der Schweizer Haushaltungen gedeckt werden.

Eine weitere Anwendung der Solarenergie sind Solarthermische Kraftwerke. Sie können allerdings nicht in der Schweiz, sondern nur im so genannten Sonnengürtel der Erde wirtschaftlich eingesetzt werden. Theoretisch würde rund ein Prozent der Fläche der Sahara ausreichen, um mit Solarkraftwerken aus konzentrierenden Spiegelsystemen den gesamten Elektrizitätsbedarf der Erde zu decken.

Mit solarchemischen Verfahren kann Sonnenenergie gespeichert werden. Die Prozess- und Reaktortechnologie für diese langfristige Option zur chemischen Speicherung und für den Transport von Sonnenenergie wird intensiv erforscht und entwickelt. Schwerpunkt dabei ist die Wasserstoffproduktion mittels ZnO/Zn-Zyklus.

Forschung und Entwicklung

Die Forschung und Entwicklung in der Schweiz und weltweit konzentriert sich auf neue Materialien, Solarzellen, Komponenten sowie auf neue Verfahren. Ziel ist, den Solarstrom konkurrenzfähig zu anderen Stromquellen zu machen, bedeutende Verbesserungen des Wirkungsgrads und eine massive Reduktion der Systemkosten zu erreichen. Bei den thermischen Solaranlagen liegt der Fokus neben der Effizienz der Kollektoren auf guten, günstigen Saison-Speichern und der Optimierung der Systeme. Die Forschungsprogramme des Bundesamtes für Energie BFE sind in nationale und internationale Projekte, beispielsweise der Internationalen Energieagentur, eingebettet.

Quelle: bfe.admin.ch