Solarstrom: Wie genau funktioniert das eigentlich?

Erneuerbare Energien sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken auch wenn der radikale politische Wechsel von fossiler zu erneuerbarer Energie noch auf sich warten lässt, gewinnen Alternativen wie Windkraft und Solarstrom immer mehr an Beliebtheit und auch das wirtschaftliche Wachstum dieser Energieproduzenten kann sich sehen lassen. Vor allem Solarstrom ist in aller Munde, da die dunkelblauen Panels nicht nur in großen Anlagen und Solarparks genutzt werden können, sondern sich auch auf jedes private Dach montieren und in jedem privaten Garten aufstellen lassen. So gewinnen Privatpersonen plötzlich die Fähigkeit, ihren eigenen Strom zu produzieren und sogar die Möglichkeit, überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und damit Geld zu verdienen. Doch wie genau funktioniert eigentlich Solarstom? Wie nachhaltig ist er wirklich? Was geschieht mit den Panels, nachdem sie ausgedient haben? Und wie genau funktioniert das mit dem Geld verdienen?

Wie funktioniert Solarstrom?

Eine Solarzelle, auch PV-Zelle genannt (Photovoltaikzelle), wandelt durch Verwendung des photovoltaischen Effekts Sonnenenergie in Elektrizität um. Der photovoltaische Effekt ist ein physikalisches und chemisches Phänomen, bei dem Spannung und elektrischer Strom in einem Material erzeugt werden, wenn es belichtet wird. Durch die Beleuchtung der Vorderseite der Solarzelle entsteht eine elektrische Spannung zwischen der Vorder- und Rückseite der Zelle. Die einzelnen Zellen produzieren dabei je nur eine niedrige Spannung von etwa 0,5 bis 0,6 Volt, weshalb Solaranlagen häufig mehrere Solarzellen aufweisen, welche in Reihe geschaltet werden. Dies nennt man dann Solarpaneele oder -module. So entsteht genügend Spannung, um eine ausreichende Menge an Strom zu produzieren. Eine gängige Solarzelle mit einem Maß von 15 x 15 Zentimetern erzeugt im Durchschnitt etwa 5,5 Ampere Strom. Bei vollem Lichteinfall hat eine einzelne Zelle in etwa eine Leistung von 3,4 Watt. Um diese Energie im Haus nutzen zu können oder ins öffentliche Netz einzuspeisen, wird er außerdem mithilfe des Wechselrichters in Wechselstrom umgewandelt. Man muss bei Solarenergie zwischen Photovoltaikanlagen für Strom und Solarthermieanlagen für Wärmeerzeugung unterscheiden. Bei letzterem werden Sonnenkollektoren verwendet, die über einen Absorber die Sonnenenergie aufnehmen und in Wärmeenergie umwandeln, diese mithilfe von Gasen oder Flüssigkeiten noch weiter umwandeln und im sogenannten Solarspeicher lagern. Von dort kann die Wärme dazu genutzt werden, Wasser und Räume zu beheizen.

Herstellung von Solarpanels

Nahezu 95 Prozent aller Solarzellen werden aus dem Quarzsand Silizium (Si) hergestellt. Quarzsand kommt sehr häufig auf unserer Erde vor, weshalb keine zeitnahe Erschöpfung der Resource bevorsteht, wie bei fossilen Energielieferanten wie Kohle, Holz oder Erdöl. Dennoch muss auch Quarzsand abgebaut werden, was ein Eingriff in die Natur ist. Anschließend wird der Quarzsand gereinigt und kristallisiert. Dabei entsteht Tetrachlorsilan, welches toxisch für Wasserkörper wie Flüsse oder Seen ist, wenn es nicht recycelt wird.  Aus den entstehenden Scheiben werden dann die Panels gefertigt und mit Leiterbahnen versehen, um den Strom auch von der Platte ins Haus zu transportieren. Um die Weiterleitung des Stroms zu ermöglichen, braucht es weitere chemische Stoffe wie Bor (Br) und Phosphor (P). Neben weiteren gefährlichen Chemikalien wird außerdem Fluorwasserstoffsäure im Prozess der Herstellung genutzt, wobei es sich um eine stark toxische Säure handelt, die nur unter höchsten Sicherheitsbedingungen verwendet werden kann. Welche und wie viele Chemikalien sich in einer Solarzelle befinden, hängt von der Art der Zelle sowie dem Hersteller ab. Die Silicon Valley Toxics Coalition (SVTC) hat mit der Solar Score Card eine Liste erstellt, welche genau diese Aspekte von Solarherstellern vergleicht. Glücklicherweise finden sich immer mehr Alternativen, die weniger Gefahren für Mensch und Umwelt darstellen und hoffentlich auch bald immer stärker verwendet werden. Desto weiter die Forschung voranschreitet, desto kostengünstiger und nachhaltiger wird die Produktion von Solaranlagen.

Geld verdienen mit Solarstrom im eigenen Haus

Solaranlagen gibt es nicht nur im großen Stil auf Feldern oder Dächern von großen Gebäuden, sondern sie können auch im kleinen Stil auf privaten Dächern und auf privaten Grundstücken installiert werden. Die Umstellung mag auf den ersten Blick aufwendig und abschreckend wirken, da die Installationskosten sehr hoch sind, jedoch kann der Wechsel deutlich unkomplizierter und kostengünstiger stattfinden als auf den ersten Blick gedacht. So können Solaranlagen gemietet werden, welches die Anschaffungskosten reduziert, oder es können Förderungen beantragt werden, welche die Installation erschwinglicher machen. Mit einer privaten Solaranlage ist man als Haushalt nicht nur unabhängig von Stromanbietern und deren Preisen, sondern versorgt sich auch selbst. Mit einem Stromspeicher können im Schnitt rund 70% des eigenen Strombedarfs gedeckt werden, sofern die Anlage optimiert und an die eigenen Bedürfnisse und Bedingungen angepasst ist. Verbraucht man allgemein weniger Strom im eigenen Heim, kann eine Solaranlage sogar für 100% des Eigenverbrauchs aufkommen. Investiert man zudem in einen Wechselrichter und einen Einspeisezähler, kann zusätzlicher Strom außerdem in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden, um andere Haushalte zu versorgen. Netzbetreiber zahlen hierfür eine entsprechende Einspeisevergütung. Die Höhe der Vergütung hängt von verschiedenen Faktoren ab. Online lässt sich schnell nachlesen, was es beim Verkauf von Solarstrom zu beachten gilt.

Was passiert mit kaputten Solarpanels?

Solarzellen halten leider nicht für immer, sondern im Schnitt über dreißig Jahre. Dies ist zwar eine lange Zeit, Müll wird dabei trotzdem produziert. In den kommenden Jahren, nachdem die Solaranlagen, welche nun im großen Stil gebaut werden, ihren Höhepunkt überschritten haben, werden Solaranlagen und ihr Entsorgung gegebenenfalls zu einem Problem, welches zu den Bergen an technischem Abfall, den wir bereits mit Smartphones und Computern produzieren, beitragen. Jedoch müssen Solarpaneele kein Problem werden, da sie so hergestellt werden, dass sie wiederverwendbar sind. Derzeit kostet der Recyclingprozess jedoch noch vergleichsweise viel Geld, weshalb Länder wie die USA oder China, in denen es keine klaren Vorschriften gibt, es vorziehen, die Solarzellen samt ihren wertvollen Rohstoffen auf Müllhalden zu werfen, anstatt die Anlagen in ihre ursprünglichen Komponenten zu zerlegen und für neue Solaranlagen zu verwenden. Zudem gibt es bisher noch kein Verfahren, welches das Silizium (Si) in einer Form wiederherstellt, die rein genug ist, um für weitere Solaranlagen verwendet zu werden, weshalb es zum Beispiel für die Produktion von Schuhsohlen verwendet wird. Die gute Nachricht ist jedoch, dass Firmen wie ROSI Solar daran arbeiten, den Recycling Prozess kostengünstiger und effizienter zu machen, so dass es für große Anbieter attraktiver wird zu recyceln anstatt die alten Solarpaneele anderweitig zu entsorgen.