Solarenergie: Unerschöpflich – auch in der Schweiz

So funktioniert's

Photovoltaik basiert auf der Fähigkeit bestimmter Materialien, das Licht der Sonne direkt in Strom umzuwandeln. Das diesem Fakt zu Grunde liegende physikalische Prinzip nennt man photovoltaischer oder photoelektrischer Effekt.

Einfach gesagt funktioniert Solarenergie so: Während Licht auf die Solarzellen fällt, erzeugen diese daraus Gleichstrom. Das heisst Lichtenergie wird direkt in elektrische Energie umgewandelt. Die einzelnen Solarzellen sind zu grösseren Solarmodulen zusammengeschaltet. Der erzeugte Gleichstrom wird mithilfe des Wechselrichters zu Wechselstrom umgewandelt und kann so direkt vor Ort verbraucht oder ins Stromnetz eingespeist werden.

Sie wollen es etwas komplexer? Bitte, hier:

In der Solartechnik werden sogenannte Halbleiter verwendet, wie sie auch bei der Herstellung von Computerchips eingesetzt werden. Sie verdanken ihre Bezeichnung der Eigenschaft, dass sie sich sowohl wie ein elektrischer Leiter als auch wie ein Nichtleiter verhalten können. In einer Solarzelle wird das nichtleitende Material dadurch zu einem Leiter, dass die Elektronen durch die Absorption eines Photons (Sonnenlicht besteht aus diesen unzähligen winzigen Energieträgern) aus dem nichtleitenden Kristallverbund gelöst werden. Die Bewegungsenergie, die sie dabei aufnehmen, bildet den erzeugten Strom. Dabei handelt es sich um Gleichstrom, welcher über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird, damit er ins Stromnetz passt.

Unsere Solarenergie

Die Schweiz steht vor einer grossen Herausforderung: Bis 2050 fehlt jährlich rund 50 Terawattstunden Strom. Daher müssen wir dringend mehr erneuerbare Energien zubauen, um die Energiewende zu schaffen und für eine hohe Versorgungssicherheit zu sorgen. Solarenergie kann einen wichtigen Beitrag zum Strommix leisten. Axpo will mit Solaroffensive bis 2030 in der Schweiz rund 4.200 Solarprojekte mit einer Leistung von mehr als 1,2 Gigawatt in den Bergen und im Mittelland umsetzen. Damit lässt sich der Jahresbedarf von mehr als 300'000 Schweizer Haushalten produzieren.

1,2

Gigawatt

Solarstrom soll bis 2030 zugebaut werden

4200

Solarprojekte

sollen bis 2030 umgesetzt werden

0,3

Millionen Haushalte

können damit pro Jahr versorgt werden

Weitere Infos auf www.axpo.com/solaroffensive 

Wir sind Expertin von Solar-Grossanlagen

Mit der Axpo Tochter Urbasolar sind wir über die gesamte Solar-Wertschöpfungskette tätig.
PV auf Bürogebäuden, Industriedächern, Parkplätzen, Einkaufszentren, Gewächshäusern und auf Freiflächen sind unsere Spezialität.

Bis 2030 will Axpo in Europa zehn Gigawatt Solarstrom zubauen.

Solarenergie von A-Z

Photovoltaik und Sonnenkraft haben viele verschiedene Aspekte. Hier gibt es eine schnellen Überblick zu ein paar wichtigen Stichworten (FAQ).

Die sechs wichtigsten Antworten zu Solarenergie

Eine Solarzelle ist in etwa so gross wie eine Handfläche und besteht aus zwei Schichten, die zusammen zwei bis drei Zehntel Millimeter dick sind. Heute werden die meisten Solarzellen aus Silizium hergestellt. Deren Grundstoff Quarzsand ist in ausreichender Menge auf der Erde vorhanden - und Silizium gilt als umweltverträglich.

Es gibt zwei Arten von Solarzellen: kristalline und amorphe. Kristalline Zellen haben den grössten Anteil an der weltweiten Produktion. Monokristalline Solarzellen werden aus reinem Silizium hergestellt, das in einem zeit- und kostenintensiven Verfahren aus einer Siliziumschmelze herausgezogen, in Stangen gepresst und in bis zu 12 Zentimeter Durchmesser grosse Scheiben geschnitten wird. Im Monokristall sind alle Atome gleich ausgerichtet. Die blau bis schwarzen, auf Wunsch auch andersfarbigen, Zellen beuten die Sonnenstrahlen im Labor bis zu 24 Prozent aus; in der Praxis beträgt der Wirkungsgrad 16 bis 20 Prozent.

Multikristalline Solarzellen bestehen aus industriell hergestelltem Polysilizium, ihre Produktion ist deutlich günstiger als bei den monokristallinen Solarzellen. Sie sind bläulich und ihr Wirkungsgrad liegt in der Praxis zwischen 11 und 14 Prozent.  

Amorphe Solarzellen sind preisgünstiger und eignen sich für einfache Anwendungen wie etwa einen Springbrunnen im Garten oder an grossflächigen Hausfassaden. Bei amorphen Solarzellen wird die stromerzeugende Schicht auf eine Glasplatte gedampft. Dabei lagern sich die Atome nicht mehr in einer Kristallstruktur, sondern ungeordnet (amorph) an. Für dieses Verfahren braucht man relativ wenig Silizium: das senkt den Preis. Im Vergleich mit den 0,2 bis 0,3 Millimeter dicken kristallinen Zellen messen diese sogenannten Dünnschichtzellen nur 0,01 bis 0,05 Millimeter. Die Zellen sind braun oder anthrazit und haben einen Wirkungsgrad von 6 bis 10 Prozent. An düsteren Tagen liefern amorphe Zellen mehr Strom als andere – allerdings sinkt ihr Wirkungsgrad im Verlauf der Jahre.

Scheint die Sonne, liefern die Solarpanels Strom. Logisch, oder? Aber auch an weniger klaren Tagen können Solarzellen Strom produzieren, allerdings nicht mit voller Leistung. Das ist etwa vergleichbar mit unserer Haut, die auch bei einer gewissen Wolkendecke noch auf die UV-Strahlen der Sonne reagiert. Rund 75 Prozent des Stroms von herkömmlichen, im Flachland aufgebauten Solaranlagen, fallen in den Monaten Mai bis September an. Und: In der Nacht produzieren Solaranlagen keinen Strom. Strom aus Photovoltaik ist also im Gegensatz zu Bandenergie aus Wasser- oder Kernkraft nur mässig plan- und nicht steuerbar.

Übrigens: Der Anteil von von Photovoltaik an der Schweizer Stromproduktion betrug 2018 1944 GWh, was rund 2,9 Prozent entspricht.

Ein typisches Solarpanel (Grösse ein Quadratmeter) aus marktüblichen Silizium kann an einem klaren, sonnigen Tag in der Schweiz durchschnittlich 180 W Leistung erbringen. Das reicht gut, um einen Laptop-Computer zu betreiben. Eine Solaranlage aus mehreren Panels mit einer Grösse von 20 Quadratmetern bringt es ungefähr auf 3600 kWh Strom pro Jahr. Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Schweizer Haushalt verbraucht im Jahr zwischen 4500-5000 kWh Strom.

Generell gilt: Die Leistung der Solarmodule hängt wesentlich von der Sonneinstrahlung (Globalstrahlung/geografischer Standort), von Ausrichtung (je genauer die Photovoltaikanlage im optimalen Neigungswinkel und nach Süden installiert wird, desto höher fällt der Ertrag aus) oder von der Verschattung (durch Bäume, Schornsteine etc.) ab. Aber natürlich hat auch die Qualität der Solarzellen einen wesentlichen Einfluss auf die gesamte Leistung.

Ein Solarpark ist eine grosse Anzahl von Solarmodulen, die auf Feldern oder anderen grossen Flächen installiert werden und den erzeugten Strom in das Stromnetz einspeisen. Manchmal werden diese als auch als Solarfarm oder Freiflächen-Solaranlage bezeichnet. In einem Solarpark werden die Solarmodule auf ca. 3 m hohen Montagesystemen installiert, die wie Zaunpfosten in den Boden gestapelt werden. Reihen dieser Montagesysteme wären ein typisches Merkmal eines Solarparks. Solarparks können beliebig gross sein. Für jedes Megawatt (MW) installierter Solarmodule (rund 4000 Module pro MW) werden etwa 1,6 bis 2 Hektar Land benötigt.

Studien zeigen, dass auf Dächern und Fassaden der Schweiz bis zu 67 TWh Strom erzeugt werden könnten. Das entspricht rund 110 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs hierzulande. Würde man auch andere Infrastrukturen (Parkplätze, Stauseen, Lärmschutzwände) und andere Freiflächen, etwa in bereits erschlossenen alpinen Gebieten mit Solarpanels bedecken, käme ein Potenzial von zusätzlich 25 Prozent dazu. Die Sonne könnte also zu einem tragenden Faktor der Schweizer Energieversorgung werden. Allerdings müsste die Politik dazu Anreize schaffen, also den Markt und die Rahmenbedingungen so ausgestalten, dass Unternehmen bereit sind, die dafür notwendigen Investitionen – auch für Grossanlagen - zu tätigen. Zudem braucht es für einen starken Ausbau der Photovoltaik grosse Speichermöglichkeiten, die derzeit noch nicht existieren, sowie einen Netzausbau und Netzverstärkungen, insbesondere auf der untersten Ebene.

Dank immer günstiger werdenden Solarmodulen sinken die Produktionskosten für Solarenergie derzeit weiter. Sie liegen zwischen 8 und 28 Rappen/kWh -  je nach Grösse der Anlage. Zum Vergleich, die sogenannten Gestehungskosten liegen bei Kernkraftwerken zwischen 4 und 7 Rappen pro kWh – bei Grosswasserkraft betragen sie zwischen 4 und 9 Rappen pro kWh.

Zudem hängen die Kosten pro produzierter kWh Strom auch wesentlich von Standort, sprich der lokal vorhandenen Sonnenscheindauer/-einstrahlung ab. So liegt die Sonnenscheindauer in Lugano in einem normalen Jahre etwa bei über 2100 Stunden, während es in Glarus nur rund 1200 Stunden sind. Entsprechend mehr oder weniger Solarenergie kann deshalb produziert werden, was sich natürlich auf die Kosten niederschlägt. 

Solarenergie erleben

Smart Energy Lab

Solarenergie ist ein wichtiger Bestandteil des Gesamtsystems Stroms. Mit der Energiestrategie 2050 wird die Stromerzeugung aus Sonne und Wind immer je wichtiger. 

Im Smart Energy Lab wird auf einfache Art und Weise erklärt, wie das System funktioniert und welche Rolle Solarenergie im Ganzen spielt.

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