Sonnensegel eines Satelliten © IMSI MasterClips

Parkscheinautomaten und Satelliten können eins gemeinsam haben: Ihre Energieversorgung. Solarzellen verwandeln die eingestrahlte Sonnenenergie in Strom. Die Vorteile liegen auf der Hand: Die Energieerzeugung geschieht völlig geräuschlos sowie abgasfrei und die Geräte sind zudem unabhängig vom lokalen Stromnetz. Damit sind sie auch an entlegenen Orten einsetzbar. In den letzten Jahren wurden die Anlagen immer kleiner und leistungsfähiger, so dass inzwischen auch die Energieversorgung von Wohnhäusern und Bürogebäuden mit Photovoltaik kein belächeltes Kuriosum mehr ist.

Ein bisschen Geschichte
Bereits Alexander Bequerel entdeckte im Jahr 1839 die Möglichkeit, aus Licht Energie zu gewinnen. Erklären konnte er dieses Phänomen allerdings noch nicht. Man bezeichnete diesen Vorgang als Photovoltaik, abgeleitet von dem griechischen Wort für Licht „Phos“ und dem Nachnamen von Alessandro Volta, einem Pionier der Elektrizitätsforschung aus dem 18. Jahrhundert. Aber die Technologie sollte sich erst über einhundert Jahre später mit der Verbesserung der Halbleitertechnik durchsetzen. Die eigentliche Geburtsstunde der Solarzelle schlug dann 1954, als im Labor der Firma Bell die erste Silizium-Solarzelle hergestellt werden konnte. Seitdem hat sich an der grundlegenden Funktionsweise außer der Verbesserung der Einzelkomponenten kaum etwas geändert.

Lange Zeit blieb das klassische Einsatzfeld der Photovoltaik die Stromversorgung von Satelliten. So startete die erste Sonde mit Sonnensegeln bereits 1958 und auch die modernen Weltraumfahrzeuge wie der Mars-Rover sind mit Solarzellen ausgestattet. Doch erst durch die Verbesserung des Wirkungsgrades der Solarzellen war eine weitere wirtschaftliche Nutzung sinnvoll. Inzwischen haben sie den Alltag erobert und viele Kleingeräte wie Taschenrechner, Armbanduhren, Radios oder Gartenpumpen sind mit Solarzellen ausgerüstet. Auch Gartenhäuschen, Wohnwagen, Skihütten oder Leuchttürme verlassen sich immer mehr auf Sonnenstrom.

	Photovoltaikanlage auf einem Einfamilienhaus © UVS / SunTechnics

Voraussetzung für den Einsatz im Privathaushalt ist ein entsprechend geringer Verbrauch, eine große Solarfläche oder der zusätzliche Bezug von öffentlichem Strom. Zwar kann die Solarzelle – im Gegensatz zum Sonnenkollektor – auch bei bewölktem Himmel Energie gewinnen. Doch selbst bei optimalen Strahlungsverhältnissen liegt die jährliche Energieleistung moderner Solarzellen bei durchschnittlich 100 Kilowattstunden pro Quadratmeter Fläche. Zur Deckung des Strombedarfs einer Person werden also ungefähr acht Quadratmeter Solarfläche benötigt. Für die optimale Energieausbeute sollte die Solarfläche nach Süden ausgerichtet und um 30 Grad geneigt sein. Allerdings ist die Toleranz gegenüber dieser optimalen Ausrichtung größer als gemeinhin angenommen: Ein Südwest-Dach mit 50 Grad Neigung braucht beispielsweise für die gleiche Leistung nur zehn Prozent mehr Solarfläche.

Technik der Zukunft
Auch wenn die Photovoltaik durch staatliche Förderung in den letzten Jahren einen Boom erlebte und sich die installierte Leistung seit 1999 verzehnfacht hat, ist ihre Bedeutung im Vergleich mit allen anderen Energiequellen nach wie vor verschwindend gering: Ende 2003 waren 80.000 PV-Anlagen mit insgesamt 400 Megawatt Leistung installiert. Dies entspricht nur 0,06 Prozent des deutschen Stromverbrauchs. Doch der Trend zeigt eindeutig nach oben. So fiel der Erzeugerpreis pro Kilowattstunde seit 1985 von 1,50 auf 0,60 Euro (2002). Bis 2010 geht das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit von einer weiteren Halbierung dieser Kosten aus, wodurch sich fossile und erneuerbare Energieträger wirtschaftlich immer stärker annähern. Gerade für Kleinverbraucher könnte damit die Photovoltaik schon bald eine ernsthafte Alternative zur traditionellen Stromversorgung sein.