Warum sind erneuerbare Energien die Zukunft?

In diesem Artikel wird aufgeführt, weshalb Photovoltaikanlagen einer der wichtigsten Bausteine in der Energiewende sind.  Es wird die Entstehung der Photovoltaik geschildert und die Entwicklung von der Vergangenheit bis in die Zukunft dargestellt, sowie in den allgemeinen Bezug zu erneuerbaren Energien gesetzt. Wir erklären, woran Klimaverbesserungen ausmachbar sind und was sich in den letzten Jahren verändert hat.

Es gibt viele Quellen erneuerbarer Energien. Das Besondere an den erneuerbaren Energien, im Vergleich zu konventionellen Energien ist, dass jene Ressourcen unerschöpflich zur Verfügung stehen und sich erneuern. Unter erneuerbaren Energien versteht man Wind – und Wasserkraft, sowie Bioenergie, Geothermie und Photovoltaik (auch Solarenergie genannt). Dieser Artikel fokussiert sich auf auf die Photovoltaikanlagen. Eine „glänzende Zukunft für Solarenergie“ ist nach einer Studie von Greenpeace und dem Europäischen Verband der Photovoltaik-Industrie (EPIA) angekündigt. Demnach wird die Photovoltaik, bis 2030, etwa 9,4 Prozent des weltweiten Strombedarfs abdecken. ¹

Historische Entwicklung erneuerbarer Energien

Der Beginn der Photovoltaikentwicklung fand im Jahre 1940 in den Vereinigten Staaten statt. Der Wissenschaftler Russell S. Ohl fand bei Versuchen unerwartet heraus wie chemisch Strom erzeugt werden kann. Dies geschieht, wenn Licht auf Silizium fällt, das heutige Grundprinzip der Photovoltaik. Im Jahr 1948 entstand dann das erste Photovoltaikkonzept, entwickelt von Kurt Lehovec. Anschließend im Jahr 1950 erstellte William Shockley ein theoretisches Modell für die ersten Solarzellen.¹

Am 17. März 1958 hatte ein weiterer Wissenschaftler namens Hans Ziegler die Idee einen Satelliten, betrieben durch Photovoltaikzellen, ins All zu schicken. Entgegen aller Erwartungen konnte der Satellit bis 1964 in Betrieb bleiben. Die USA haben durch den langen Einsatz des einzigartigen Satelliten neue Messwerte ermitteln können, die es möglich machten die bis dahin angenommene Erdform zu korrigieren und den wissenschaftlichen Forschungsstand zu erweitern. Wie herausgefunden wurde, ist die Erde nicht ganz kugelförmig. Dieser Erfolg hat stark zur Weiterentwicklung von Photovoltaikanlagen beigetragen, denn die damalige Anwendung im Weltall machte die Weiterentwicklung der Photovoltaik erst möglich.

Photovoltaik für private Haushalte

Photovoltaik ist heute auch für den Privatverbraucher relevant. ² Seit der ersten kommerziellen Anwendung im Jahr 1964 haben sich die Technologien und die Nutzungsmöglichkeiten von Photovoltaik immens entwickelt. Die private Nutzung einer Solaranlage ermöglichte die Einführung des Stromeinspeisegesetzes in Deutschland im Jahre 1990, jedem deutschen Anlagenbesitzer durch Netzeinspeisung des produzierten Stromes Geld zu verdienen.

Folgend löste das Erneuerbare-Energien-Gesetz, im Jahr 2000 das Stromeinspeisegesetz ab und legt eine höhere Vergütung für eingespeisten Solarstrom fest. Dies könnte einer der Gründe dafür sein, dass in den Jahren darauf ein regelrechter Solarboom in Deutschland folgt. Nicht nur immer mehr Firmen, sondern auch Privathaushalte entscheiden sich mit wachsender Begeisterung und steigendem Erfolg für die Anschaffung einer Photovoltaikanlage. Einer aktuellen Studie zufolge, die das Ingenieurbüro für neue Energien im Auftrag des Bundesverbandes für Solarwirtschaft realisiert hat, kann ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt bis zu 50 Prozent des Strombedarfs jährlich mit einer hauseigenen Solar-Anlage decken.

Es gibt in der Energiewirtschaft die sogenannten Primär und Sekundärenergiequellen. Primäre Energie bedeutet „nicht umgewandelte Energie“. Damit sind die ursprünglichen Energieformen gemeint. Beispiele für primäre konventionelle Energien sind die fossilen Brennstoffe Kohle und Erdgas. Es gibt auch primäre erneuerbare Energien wie Sonne und Wind. Der konventionelle Primärenergieverbrauch ist seit Beginn der 1990er Jahre rückläufig. Bis auf Erdgas ist der Einsatz aller konventionellen Primärenergieträger seither zurückgegangen. Dagegen nehmen die erneuerbaren Energien stetig zu. Ihr Anteil steigt, besonders seit dem Jahr 2000, kontinuierlich an.³ Wenn Sie dazu mehr erfahren wollen können Sie dies in unserem Artikel „Der deutsche Strommix 2019“ nachlesen.

Wenn man die Anfänge der 2000er Jahre analysiert, erkennt man einen ersten Anstieg der Photovoltaiknutzung im Jahre 2004, im Gegensatz zu den vorherigen Jahren mit recht niedrigen Werten. Der Leistungshöchstwert ist im Jahre 2012. In den Jahren 2016 -2019 steigen die Leistung von Photovoltaikanlagen abermals rapide an.

Erneuerbare Energien in der Gegenwart

Die steigenden Zahlen der Photovoltaiknutzung und der erneuerbaren Energien haben mehrere Gründe. Folgend werden die dazugehörigen Fakten erläutert. Deutschland ist im Begriff Pionier für eine epochale Veränderung zu werden. Diese wird bei uns Energiewende genannt und meint den Umstieg der Energieversorgung von fossilen Kernbrennstoffen zu erneuerbare Energien. Anhand des National Geographic Magazins raten Wissenschaftler allen Nationen, hinsichtlich des Klimas, eine Energiewende zu beschließen. Vorbild für die großen Industrienationen ist dabei Deutschland. Erwähnenswert ist außerdem die Kernschmelze im Jahre 2011. Durch die damalige Kernschmelze wurde Fukushima radioaktiv verstrahlt und dadurch für die dortige Bevölkerung unbewohnbar. Dies wird als Auslöser für den Atomausstieg in Deutschland angesehen. Die Bundesregierung in Deutschlands beschloss daraufhin, auf Gesetzesgrundlage, im Jahr 2011 bis 2022 alle der 17 damalig betriebenen Reaktoren abzuschalten.

Aktuell sind in Deutschland noch 6 Kernkraftwerke mit sechs Reaktoren in Betrieb. Deutschland ist, durch die Vermeidung fossiler Brennstoffe, Wegweiser in der klimaneutralen Energiewirtschaft geworden. Sinn und Zweck ist die Reduktion der Kohlenstoffemissionen. Neben dem Kernkraftausstieg muss bis 2020 eine 40-prozentige Reduzierung der CO²-Emissionen gegenüber 1990 erreicht werden und bis 2050 eine Reduzierung von mindestens 80 Prozent. ⁵ Der Strommix von 1990 hat sich im Vergleich zum heutigen Strommix bereits immens zum positiven verändert. Es gibt deutlich reduzierte Anteile an Erdgas und Steinkohle und einen hohen Zuwachs an erneuerbaren Energien.

Quelle: Umweltbundesamt, 2020⁴

Erneuerbare Energien in der Zukunft

Die momentane Nachfrage nach Solarenergie ist nur der Anfang, einer großen Entwicklung der Photovoltaikindustrie. Wie bereits erwähnt werden mit erneuerbaren Energien, insbesondere mit Photovoltaik, zukünftig Milliarden Tonnen Kohlendioxid eingespart.

Das weltweite Angebot an erneuerbarer Elektrizität wächst schneller als erwartet und könnte in den nächsten fünf Jahren um weitere 50 % zunehmen, angetrieben von einem Wiederaufleben der Solarenergie. Die Internationale Energieagentur prognostiziert, dass bis 2024 ein neuer Aufbruch für billig produzierte Solarenergie zu einem Anstieg der weltweiten Solarkapazität führt. Technologien wie die Solar- und Windenergie sind das Herzstück der globalen Energieentwicklung. „Die Nutzung ist entscheidend für die Bemühungen zur Bekämpfung der Treibhausgasemissionen, zur Verringerung der Luftverschmutzung und zur Erweiterung des Energiezugangs.⁹ Solaranlagenbetreiber werden bald mit anderen Versorgungsunternehmen in Wettbewerb treten. Sie werden Energie zu konkurrenzfähigen Preisen produzieren, und zwar jeweils genau da, wo sie benötigt wird – nämlich zu Hause.“ (Thurmann,2007, S.1)⁶

Apricum, eine bekannte Management- und Transaktionsberatung mit Spezialisierung auf erneuerbare Energien, besonders für Solar, Wind, Wasser und Energiespeicher, haben die Prognose erstellt, dass 2020 die weltweite Gesamtstromleistung aus Solarenergie bei 604.000 MW liegen wird. Das wäre ein Anstieg um ca. 300 % im Vergleich zum Jahr 2014 und ein Anstieg von durchschnittlich 50 % pro Jahr. Gründe für diesen starken Zuwachs liegen bei den sinkenden Kosten für Solarstrom, den neuen Regierungsprogrammen zum Ausbau der Photovoltaik und einem allgemein verstärkten Klimabewusstsein in der Bevölkerung. Nach 2020 gibt es weiterhin ein erhöhtes Wachstumspotenzial für den Photovoltaikmarkt. Apricum begründet dies mit einer stetigen Verbesserung der Technologie.⁷ Die IEA geht davon aus, dass die Solarenergie die größte Rolle bei der Ankurbelung des Wachstums im Bereich der erneuerbaren Energien weltweit spielen wird und es wird kalkuliert, dass die Kosten der Produktion der Solarenergie bis 2024 um weitere 15 % bis 35 % sinken werden. In den nächsten fünf Jahren wird erwartet, dass die Paneele nur 6 % der weltweit verfügbaren Dachflächen abdecken, was mehr als genug Raum für weiteres Wachstum lässt.

Auch unter anderen ökologischen Gesichtspunkten können Solaranlagen voll und ganz überzeugen: Es entsteht kein radioaktiver Atommüll, der in den nächsten Jahrhunderten gesondert aufbewahrt werden muss und es können keine Katastrophen wie Öllecks entstehen. Die Nutzung ist umweltfreundlich und leise. Es gibt bei der Photovoltaikanlage im Vergleich zur Produktion von Windenergie keine bewegenden Teile. Außerdem wird weder Wasser noch Wind oder andere Treibstoffe benötigt.² Durch die Verbreitung von Solarenergie sollen langfristige Ziele in Bezug auf Klima, Luftqualität und Energiezugang erreichen werden.⁹  Das Beste daran ist, dass ungenutzte Dachflächen von Investoren als Kapitalanlage genutzt werden können um Solaranlagen zu errichten und so Gewinne für Investoren erzielt werden können. Die Anlagen sind durch minimale Wartungsanforderungen und einer langen Lebensdauer, von bis zu 40 Jahren, recht pflegeleicht. Es wird Elektrizität überall dort erzeugt, wo es Licht oder Sonne gibt. Was viele nicht wissen: Photovoltaik funktioniert auch bei bewölktem Wetter. Die produzierte Energie kann für jede Anwendung zum Einsatz kommen.⁸

Wir hoffen Ihnen hat unser Artikel gefallen und freuen uns Sie auf dem Deutsche-Solar-Invest Blog über die Entwicklungen im Bereich der Erneuerbaren Energien auf dem Laufenden zu halten.

Literatur

Bundesministerium für Wirtschaft und Energie , März 2020, Zeitreihen zur Entwicklung der erneuerbaren Energien in Deutschland unter Verwendung von Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik, AGEE-Stat https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/zeitreihen-zur-entwicklung-der-erneuerbaren-energien-in-deutschland-1990-2019.pdf;jsessionid=67EE9FA7CA0DF21C11B6F4AE58B16407?__blob=publicationFile&v=26 https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/zeitreihen-zur-entwicklung-der-erneuerbaren-energien-in-deutschland-1990-2019.pdf;jsessionid=67EE9FA7CA0DF21C11B6F4AE58B16407?__blob=publicationFile&v=26

https://www.erneuerbare-energien.de/EE/Redaktion/DE/Downloads/zeitreihen-zur-entwicklung-der-erneuerbaren-energien-in-deutschland-1990-2019.pdf;jsessionid=67EE9FA7CA0DF21C11B6F4AE58B16407?__blob=publicationFile&v=26

Onlinequellen

1: 1,6: Thumann, Viktoria. 2007.  Eine glänzende Zukunft für Solarenergie: Greenpeace https://www.greenpeace.de/themen/energiewende/erneuerbare-energien/eine-glaenzende-zukunft-fuer-solarenergie#:~:text=Eine%20gl%C3%A4nzende%20Zukunft%20f%C3%BCr%20Solarenergie.%20Laut%20der%20Studie,f%C3%BCr%20knapp%20drei%20Milliarden%20Menschen%20in%20Entwicklungsl%C3%A4ndern%20bringen, aufgerufen am 01.07.2020 2: 1954. Vast Power of the Sun Is Tapped By Battery Using Sand Ingredient: The New York Times,  The New York Times Company S. 1http://www.nytimes.com/packages/pdf/science/TOPICS_SOLAR_TIMELINE/solar1954.pdf , aufgerufen am 01.07.2020 3: Umweltbundesamt.2020.Primärenergieverbrauch: Dessau-Roßlau https://www.umweltbundesamt.de/daten/energie/primaerenergieverbrauch, aufgerufen am 01.07.2020 4: Umweltbundesamt. 2020.Erneuerbare Energien in Zahlen Vgl. https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/erneuerbare-energien-in-zahlen#uberblick  , aufgerufen am 01.07.2020 5: Kunzig,Robert. 2015.Germany Could Be a Model for How We’ll Get Power in the Future.he European nation’s energy revolution has made it a leader in replacing nukes and fossil fuels with wind and solar technology: National Geographics, Kalifornien

https://www.nationalgeographic.com/magazine/2015/11/germany-renewable-energy-revolution/ aufgerufen am 01.07.2020

7:   Internationales Wirtschaftsforum Regenerative Energien (IWR) . 2015. Prognose 2020: Wo liegt weltweit die Zukunft der Solarenergie?: Solarbranche, Münster

 Vgl. https://www.solarbranche.de/news/nachrichten/artikel-29409-prognose-2020-wo-liegt-weltweit-die-zukunft-der-solarenergie

aufgerufen am 01.07.2020

8: Zeman, Miro. 2019  Introduction to Photovoltaics. In: Next Generation Multilayer Graded Bandgap Solar Cells. Springer, Cham S.9

9: Ambrose,Jillian. Renewable energy to expand by 50% in next five. In: The Guardian

Vgl.https://www.theguardian.com/environment/2019/oct/21/renewable-energy-to-expand-by-50-in-next-five-years-report, aufgerufen am 01.07.2020