Die Solarenergie wird im Jahr 2050 ganz oben auf dem Siegertreppchen der Stromquellen stehen. Galoppierende Produktion und technischer Fortschritt sind gute Vorzeichen für den Erfolg der Energiewende.
Grundsätzlich ist die Sonnenstrahlung die einzige Quelle für jede Form von erneuerbarer Energie auf der Erde. Dieses echte, kostenlose Manna vom Himmel verteilt im Laufe eines Jahres auf jedem Quadratmeter ein Fass (159 Liter) Öl, zumindest in den sonnigen Regionen der Erde, wie z. B. im Wallis.
Unsere Möglichkeiten, diese Strahlung in elektrische Energie umzuwandeln, werden immer besser. Das liegt nicht nur an den technischen Verbesserungen der Sonnenkollektoren, sondern auch - oder sogar noch mehr - an der explosionsartigen Zunahme von Angebot und Nachfrage nach Solarmodulen. Bis 2023 wurden fast 375 GW (Gigawatt) an Modulen installiert. Das sind viermal so viele wie 2019 und zwanzigmal so viele wie 2010. Das ist viel, aber immer noch zu wenig. Christophe Ballif, Leiter des Photovoltaik-Labors der EPFL in Neuchâtel, schlägt folgende Rechnung vor: "Die Menschheit muss bis 2050 die 80% fossilen Energieträger, die derzeit verwendet werden, durch saubere Energie ersetzen. Das ist eine außerordentliche Herausforderung. Bei einer Installation von 375 GW Solar- und 110 GW Windkraftanlagen wie im Jahr 2023 würde es etwa 120 Jahre dauern, bis die fossilen Energieträger ersetzt wären. Um den Übergang in 30 Jahren zu schaffen - was angesichts der Klimadringlichkeit ein vernünftigerer Zeitraum ist -, müssten wir die jährlichen Installationen fast vervierfachen und jedes Jahr fast 1500 GW an Panels installieren." Und das ist möglich! In China wurden in den letzten drei Jahren 60 bis 80 Milliarden US-Dollar in Produktionslinien investiert, die von der Herstellung von Polysilizium bis hin zu kompletten Solarmodulen reichen und bereits 2024 oder 2025 ein solches Produktionsvolumen ermöglichen würden", sagt Ballif. Aber diese halluzinierende industrielle Anstrengung kommt etwas zu früh. Es gibt eindeutig Überkapazitäten."
Solar- und Windenergie kombinieren
Der Anteil der Solarenergie an der Energieversorgung der Bevölkerung wird also stark ansteigen, was eine gute Nachricht ist. Auch in der Schweiz - das steht sogar in den Zielen des Bundes, mit einer Produktion durch Solarenergie und neue Formen erneuerbarer Energien von rund 45 TWh im Jahr 2050, was mehr als die Hälfte des derzeitigen nationalen Strombedarfs ausmacht. Diese Übergangsziele können jedoch am besten in Kombination mit anderen Quellen - natürlich Wasserkraft, aber idealerweise auch viel Wind - erreicht werden.
Solar- und Windkraftanlagen müssen sich jedoch auf ein Netz stützen, das durch zahlreiche Speicherlösungen (Batterien, Staudämme, Synthesegas) konsolidiert wird. Bei den Batterien und der Elektromobilität ist China nach wie vor führend und investiert erneut enorme Summen in die Batterieproduktion. "Die Tatsache, dass China den Markt überschwemmt und in diesem Ausmaß überproduziert, führt zu einem Preisverfall, sowohl bei Solarmodulen als auch bei Batterien", fügt Christophe Ballif hinzu. Eine interessante Situation für die Verbraucher und für die Energiewende im Allgemeinen, die aber tendenziell eine Abhängigkeit erzeugt, die nicht wünschenswert ist - daher die Notwendigkeit, die Fertigungskapazitäten anderswo, auch in Europa, aus Gründen der Widerstandsfähigkeit zu erhalten und auszubauen."
Der Wettlauf um mehr Leistung findet in Neuchâtel statt.
Angesichts eines solchen Wettbewerbs ist es nicht einfach, mehr zu produzieren. Aber man kann versuchen, besser oder anders zu produzieren. Die Forschungsarbeiten, die insbesondere am PV-Lab der EPFL und am Centre suisse d’électronique et de microtechnique (CSEM) in Neuchâtel durchgeführt wurden, haben bereits zu einer deutlichen Steigerung des Wirkungsgrads von Solarmodulen geführt, mit Innovationen, von denen einige übrigens in diesen neuen chinesischen Fabriken kopiert wurden. Christophe Ballif, der an beiden Institutionen Forschungsgruppen leitet, gelang es insbesondere, mithilfe von "Tandem"-Zellen, bei denen eine Schicht von Perowskit-Kollektoren auf eine Siliziumzelle aufgebracht wird, Rekorde bei der Effizienz der Kollektoren - und die symbolische Schwelle von 30 % Wirkungsgrad - zu überschreiten.
Auf der Grundlage dieser Forschungsarbeiten ist in den letzten Jahren rund um Neuenburg eine ganze Konstellation von Start-up-Unternehmen entstanden, die im Bereich der Solarenergie tätig sind oder mit lokalen Forschern zusammenarbeiten. Insbesondere im Hinblick auf die architektonische Integration, mit Paneelen oder Dachziegeln, die nach Belieben eingefärbt werden können (Freesuns, Solaxess, SwissINSO...). Aber auch mit Lösungen, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden können (Insolight, Voltiris...). Dies betrifft eher Nischenmärkte", räumt der Experte ein. Aber auf gesamtschweizerischer Ebene kann dies im Hinblick auf die Ziele des Bundes eine sehr wichtige Wirkung haben." Das Unternehmen 3S in Thun hat gerade eine neue Produktionslinie mit einer Kapazität von 200 MW pro Jahr für Integrationspaneele errichtet, die in die Architektur integriert werden sollen.Meyer Burger hat eine Produktionskapazität von 1 GW in Europa, die ebenfalls auf Technologien beruht, die in Zusammenarbeit mit den Neuenburger Forschungszentren entwickelt wurden.
Die Zahlen des Bundesamts für Energie (siehe unsere Infografik) zeigen deutlich, dass die Photovoltaik im Schweizer Energiemix von 2050 eine führende Rolle spielen muss. Das Potenzial ist da, wenn man die Integration in Gebäude, die Überdachung - zum Beispiel - von Supermärkten und ihren Parkplätzen, aber auch die Entwicklung der Photovoltaik in den Bergen kumuliert, die im Winter dank doppelseitiger Paneele, die die Rückstrahlung des Schnees ausnutzen, besonders effizient ist", erklärt Christophe Ballif. Bis 2023 werden in der Schweiz insgesamt 1,5 GW in Betrieb genommen, die jährlich 1,5 TWh Strom erzeugen, und der Anteil des Solarstroms am Schweizer Strommix wird bereits in diesem Jahr 10 % erreichen. Die Solarenergie ist also auf dem besten Weg, einen massiven Beitrag zu den 45 TWh neuer erneuerbarer Elektrizität zu leisten, die in den Plänen des Bundes vorgesehen sind."
Neu gestaltete Geopolitik
In einer breiteren Perspektive hat der chinesische Druck auf die Preise für Photovoltaik-, aber auch für Windkraftkomponenten, Batterien und Elektrolyseure das Potenzial - nicht mehr und nicht weniger -, die internationalen geopolitischen Karten grundlegend neu zu zeichnen. "Mit diesen Preisen ist es möglich, in Wüstenregionen Afrikas Strom für weniger als 1,3 ct pro kWh zu erzeugen. Bei diesem Preis, der fünf- bis zehnmal billiger ist als der Strom aus neuen Kernkraftwerken, wird die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Wasserelektrolyse günstiger als die Herstellung von grauem Wasserstoff aus Erdgas", analysiert Christophe Ballif. Man wird ihn aber in Ammoniak umwandeln können, zunächst zur Düngung der Kulturen und später, um diese Energie nach Europa zu transportieren."
Die niedrigen Preise für neue erneuerbare Energien könnten viele Länder und Akteure dazu verleiten, die Energiewende zu vollziehen, weil sie einfach rentabel ist. Dies könnte ein schwerer Schlag für die Länder sein, die am stärksten von ihren Ölexporten abhängig sind - unter anderem Russland und Saudi-Arabien. "In gewisser Weise rettet China vielleicht die Welt.... aber das wird einige Probleme mit sich bringen", so der Professor ironisch.
