Die Geschichte der Solarenergie: Evolution und Innovation über 140 Jahre

Die Anfänge der Solarenergie

Im Jahr 1884 entstand das erste photovoltaische Solarpanel. Charles Fritts stellte eine etwa billardgroße Anordnung auf einem Holzgestell auf einem Dach in New York City her. Er benutze mit Gold beschichtetes Selen, was zu einer Effizienz von weniger als 1% führte. Fritts beschrieb die erzeugte Strommenge als "kontinuierlich, konstant und von erheblicher Kraft". Über seine Innovation konnte er jedoch nicht viel erreichen. Gold und Selen waren nicht preiswert und reichlich genug für kommerziell wettbewerbsfähige Produkte – das war das Problem.

Der Aufstieg von George Cove

20 Jahre später betrat George Cove die Bühne. Er war ein kanadischer 'Serienerfinder', der zahlreiche Patente anmeldete. Cove entwickelte einen "solar electric generator" und verwendete ein Halbleitermaterial mit einem Bandlücke, die nahezu der von Silizium entsprach. Zeitungsberichte aus dem Jahr 1909 berichteten, dass dieses System etwa 20 US-Dollar kostete, was zum damaligen Zeitpunkt ungefähr 660 US-Dollar entsprach. Es hätte die gesamten Energieanforderungen eines Haushalts im frühen 20. Jahrhundert für etwa zehn Jahre decken können. Diese Innovation zog bedeutendes Interesse von Investoren an. Cove richtete ein Werk in New York ein und sammelte 5 Millionen US-Dollar.

Doch die Geschichte nahm eine merkwürdige Wendung – Cove behauptete, er sei entführt worden und man bot ihm 25.000 Dollar sowie ein Haus an, um seine Arbeit aufzugeben. Dr. Sugandha Srivastav von Oxford erklärt, dass solche Taktiken in jener Zeit nicht ungewöhnlich waren. Cove weigerte sich angeblich und wurde im Bronx Zoo freigelassen. Kritiker vermuteten jedoch, dass er den Vorfall inszeniert hatte, um Aufmerksamkeit auf sein Geschäft zu lenken. Letztendlich scheiterte Cove mit seiner Firma, und die wachsende Konkurrenz durch Kohle und Öl im Jahr 1911 ließ die Solarinnovation für fast 40 Jahre stagnieren.

Technologische Rückschläge und Fortschritte

In den folgenden Jahrzehnten passierte nur wenig im Bereich Solarenergie. Dennoch wurden andere Schlüsseltechnologien entwickelt, die später entscheidend für die Wiederbelebung der Solarenergie waren. 1918 entdeckte der polnische Chemiker Jan Czochralski zufällig eine Methode zur Züchtung von Einkristallen, die noch heute in Halbleiterwafern verwendet wird. Es war ein Ausrutscher, als er seinen Stift in einen Tiegel mit geschmolzenem Zinn tauchte und schließlich eine gleichmäßige Struktur entdeckte.

Die Solarenergie kam erst 1954 so richtig wieder ins Spiel, als die Wissenschaftler Gerald Pearson, Calvin Fuller und Daryl Chapin bei Bell Labs die erste praktische Silizium-Solarzelle mit 6% Umwandlungseffizienz entwickelten. Diese Innovation war das Ergebnis der kristallinen Siliziummethode von Czochralski. Bell Labs, vergleichbar mit heutigen Innovationszentren, erzielte in diesen Jahren ebenfalls andere bedeutende Erfindungen.

Die ersten praktischen Anwendungen

Das erste große Anwendungsszenario von Solarzellen fand 1958 statt. Der Satellit Vanguard I war das erste Solar-Objekt im All. Er umkreist die Erde bis heute, dennoch endete die Datenübertragung 1964 nach sechs Jahren. Die Solarzellen an Bord waren entscheidend, da allein Batterien den Betrieb nicht so lange hätten aufrechterhalten können.

Von den 1960er Jahren bis in die 1980er Jahre passierten nur wenige technologische Durchbrüche im Solarenergiesektor. Dennoch fand die Solarenergie zunehmend Verbreitung an abgelegenen Orten, wo der Anschluss ans Stromnetz unrentabel war. Gerätschaften wie Wetterstationen und Ölplattformen begannen, auf Solarenergie zu setzen. Selbst in Entwicklungsländern brachte Solarenergie Licht und Kühlung für Impfstoffe in abgelegene Dörfer.

Fortschritte und Herausforderungen

1989 eröffneten Mehrschichtzellen neue Möglichkeiten. Diese fangen mehr Energie von der Sonne ein und erreichen mittlerweile beeindruckende Effizienzen von bis zu 46%. Trotz der Fortschritte bleiben diese Zellen teuer und finden hauptsächlich in der Raumfahrt Anwendung. In den letzten Jahren geriet das Material Perowskit durch seine vielversprechenden photovoltaischen Eigenschaften in den Fokus. Es ist in der Lage, Tandemzellen zu erzeugen, die in der Lage sind, über 30% Effizienz zu erreichen.

Bifaziale Solarzellen wurden ebenfalls populär. Sie fangen Licht von beiden Seiten ein und werden oft in großen Solarstromanlagen eingesetzt. Ich persönlich habe bifaziale Zellen sowohl auf meinem Zuhause als auch auf meinem Wohnmobil installiert, denn sie sind äußerst effizient.

Die Zukunft der Solarenergie und Speichermöglichkeiten

Moderne Solarpanels haben eine Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren. Selbst dann verlieren sie nur etwa 1% ihrer Leistung pro Jahr. Tragbare und flexible Solartechnologien finden neue Anwendungsmöglichkeiten. Ein bedeutender Fortschritt betrifft die Batteriespeicher. Solarenergie wird während des Tages erzeugt und muss gespeichert werden, um eine zuverlässige Energiequelle rund um die Uhr zu bieten. Verschiedene Batterietechnologien, darunter Lithium-Ionen-Batterien und neuartige Mechanismen zur Energiespeicherung, verbessern stetig die Effizienz.

Balkonkraftwerke: Einfache Energieversorgung für jeden

Eine weitere vor allem politische Entwicklung in der Welt der Solarenergie sind die Balkonkraftwerke. Diese Mini-Solaranlagen sind eine kostengünstige und einfache Lösung. Sie ermöglichen es Hausbesitzern, per Balkonkraftwerk 800 Watt über die Steckdose einzuspeisen. Dies wurde durch eine vereinfachte Gesetzgebung möglich, die den Zugang zur Solarenergie erleichtert. Somit können kleine Anlagen ohne größeren bürokratischen Aufwand installiert werden, die jedem zugängliche erneuerbare Energie bieten auch wenn es eben nur eine Wohnung mit Balkon ist und auch möglich ist ohne Eigentum, nach Absprache mit dem Vermieter/Eigentümer.

Zusammenfassend lässt sich sagen – Solar ist heute eine der dynamischsten Energiequellen. Solarkraftwerke sind derzeit die zweit günstigste Energiequelle, direkt nach der Windkraft. Die solaresensibilisierte Gesellschaft strebt ein Ziel an: Bis 2050 sollen die Kohlenstoffemissionen auf null gesenkt werden. Dazu tragen auch viele kleine Anlagen in Privathand bei um die Klimaziele zu erreichen. Von den bescheidenen Anfängen von Charles Fritts ist die Solarenergie zu einer der bedeutendsten Innovationen der Menschheit geworden und im Kampf gegen den Klimawandel. Nicht zuletzt trägt die Dezentralisierung auch zu einer Netzstabilisierung bei, gerade in Zeiten welche unsere Infrastruktur von ihrer verletzlichen Seite zeigen.