So funktioniert's
Solarenergie, auch Photovoltaik genannt, basiert auf der Fähigkeit bestimmter Materialien, Licht 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.
Urbasolar
Axpo hat im Sommer 2019 das französische Photovoltaikunternehmen Urbasolar zu 100 Prozent übernommen. Damit konnte Axpo sich im Bereich der Solarenergie deutlich verstärken, gehört Urbasolar doch zu den bedeutendsten Unternehmen der Solarenergiebranche in Frankreich. Der Hauptsitz des neuen Axpo Tochterunternehmens, das aktuell 160 Mitarbeitende beschäftigt, befindet sich in Montpellier im Süden Frankreichs. Weitere Standorte der Firma gibt es in Toulouse, Aix, Nantes, Bordeaux, Vichy, Paris und auf La Réunion.
Das Portfolio von Urbasolar umfasst derzeit operative Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von rund 250 MW. Insgesamt hat Urbasolar seit 2006 bereits über 500 Photovoltaikanlagen gebaut. Zudem verfügt das Unternehmen über eine mehr als 1000 MW grosse Entwicklungspipeline und bietet Dienstleistungen im Bereich Wartung, Instandhaltung und Asset Management an. Vom spezifischen Know-how von Urbasolar werden in Zukunft sämtlicher Ländergesellschaften für ihre PV-Projekte profitieren, so auch die Schweiz.
Urbasolar plant, erstellt und betreibt PV-Anlagen. Der grösste Teil des Geschäfts wird in Frankreich realisiert. Es werden aber auch einzelne PV-Projekte ausserhalb von Frankreich entwickelt oder gebaut, etwa in französischen Überseegebieten. Urbasolar deckt folgende vier Geschäftsbereiche ab:
- Freiflächenanlagen: Das Unternehmen ist ein Pionier in diesem Segment und hat zahlreiche Anlagen gebaut, die technologische Vorzeigeprojekte sind. Anlagen werden auch in alten Steinbrüchen, auf Gebieten mit Altlasten oder ehemaligen Abfalldeponien oder sogar auf einer alten Autorennstrecke erstellt.
- Anlagen auf Parkplätzen: Diese Anlagen werden nicht nur zur Stromerzeugung genutzt, sondern dienen gleichzeitig als Parkbeschattungen. Urbasolar ist dank umfangreichem Know-how als Generalunternehmer einer der anerkannten Marktführer in diesem Bereich.
- Anlagen auf Dächern: Mehr als 2 Mio. Quadratmeter Dachflächen auf Industrie-, Gewerbe- und andere Bauten wurden von Urbasolar bislang in PV-Anlagen umfunktioniert.
- Anlagen auf Gewächshäusern: Mit Dutzenden von Hektar gebauten oder sich in Entwicklung befindlichen Gewächshäusern hat sich Urbasolar als Benchmark in der Branche etabliert. Mit der Entwicklung innovativer und effizienter Instrumente für die Landwirtschaft hilft die Axpo Tochter die Wettbewerbsfähigkeit landwirtschaftlicher Betriebe unter Berücksichtigung von Umweltaspekten zu verbessern.
Nebst Entwicklung und Bau umfasst das Geschäft von Urbasolar auch Servicedienstleistungen (Wartungs- und Instandhaltsungsarbeiten) sowie Asset Management Services, dies vor allem für die Käufer ihrer PV-Anlagen. Zu den Kunden gehören Unternehmen der öffentlichen Hand (Post) aus Industrie (Airbus), der Logistik (Lidl), der Immobilienwirtschaft (Bouygues) oder des Einzelhandels (Carrefour).
Solarenergie aus den Bergen
Axpo plant die erste alpine Solaranlage der Schweiz: sie soll auf der Muttsee-Staumauer des Pumpspeicherwerks Limmern entstehen. Mit dem Megawatt-Pionierprojekt treibt Axpo den Ausbau der erneuerbaren Energien in der Schweiz weiter voran und will mit der auf knapp 2500 Meter über Meer gelegenen Anlage künftig wichtigen Winterstrom liefern. Es gilt:
- Die Muttsee-Staumauer ist dank ihrer bestehenden Infrastruktur, ihrer Ausrichtung und Höhenlage ausserordentlich gut für Photovoltaik geeignet.
- Die Anlage wird auf einer Fläche von 12 000 Quadratmetern mit ihren 7000 PV-Modulen Strom produzieren. Dabei entfällt rund die Hälfte ihrer Stromproduktion aufs Winterhalbjahr – also auf jene Jahreszeit, in der in der Schweiz mehr Strom verbraucht als produziert wird. Bei einer vergleichbaren Anlage im Mittelland wäre der Winterstrom-Anteil nur ein Viertel.
Solaranlagen auf Schweizer Dächern
Mit der Tochterfirma CKW macht sich Axpo stark für einen Ausbau von Solaranlagen auf Schweizer Dächern. CKW bietet Lösungen an für Eigenheimbesitzerinnen und -Besitzer sowie Geschäftskunden.
Hier können Sie nachschauen, ob sich der Bau einer Solaranlage für Sie lohnt.
Zum Solarrechner der CKW:
https://solarspeicherrechner.ckw.ch/
Solaranlagen für Private:
https://www.ckw.ch/privatkunden/smartenergy/solaranlagen.html
Solaranlagen für Unternehmen:
https://www.ckw.ch/geschaeftskunden/gebaeudetechnik/solaranlagen.html
Solarenergie von A-Z
Photovoltaik und Sonnenkraft haben viele verschiedene Aspekte. Hier gibt es eine schnellen Überblick zu ein paar wichtigen Stichworten (FAQ).
Solarenergie in Stichworten
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.
Was kostet Strom, der aus Photovoltaik hergestellt wird? 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.
Ein Zukunftsmarkt
Die Entwicklung der Solarbranche kennt derzeit nur eine Richtung: nach oben. Die Preise für Photovoltaik wiederum zeigten in den letzten Jahren stetig nach unten. Hinzu kommt die immer grössere Bedeutung klimaschonender Energieproduktion. Dieser Mix hat die Solarenergie in Schwung gebracht. Auch für Axpo ist die Technologie ein wichtiger Wachstumsmarkt.
Im Zuge der Energiestrategie 2050 müssen rund 25 TWh, das entspricht über 40 Prozent des gesamten Stromverbrauchs in der Schweiz, aus erneuerbaren Quellen gedeckt werden. Der Ausbau von Photovoltaik (PV) wird immer wichtiger. Dabei könnten nicht nur Photovoltaik-Anlagen (PV) auf Eigenheimen und Dächer von Industrieanlagen eine wichtige Rolle spielen, sondern auch PV-Anlagen im hochalpinen Raum.
Axpo setzt als grösster Schweizer Produzent von erneuerbaren Energien stark auf eine klimafreundliche und CO2-freie Stromproduktion. Nach dem Einstieg in das Geschäft mit der Windkraft vor vier Jahren wird Axpo nun auch zu einem bedeutenden Player im Bereich der Solarenergie. Mit dem Kauf des französischen Projektentwicklers Urbasolar (Mehr Infos dazu unter: Unsere Anlagen) steigt Axpo auf internationaler Ebene in ein neues Geschäftsfeld ein, dem allenthalben grosses Wachstumspotenzial bescheinigt wird.
Im Videointerview gibt Christoph Sutter, bei Axpo als Leiter der Division Neue Energien, Auskunft über das Potenzial von Solarenergie:
