Weg von der Kohle: In China erobern supereffiziente Solarzellen die Wüste

Weg von der Kohle: In China erobern supereffiziente Solarzellen die Wüste

von Wolfgang Kempkens

Eine neue Solartechnik verdoppelt die Stromausbeute. China baut nun ein erstes Großkraftwerk.

Der Effekt, den sich Unternehmen jetzt für eine kleine Solarrevolution zu Nutze machen wollen, ist eigentlich bekannt: Man nehme eine Lupe und halte sie so ins Sonnenlicht, dass ein heller Lichtpunkt entsteht. Was in den Fokus des Brennglases gerät – ein Blatt oder ein Stück Holz – beginnt rasch zu Kokeln.

Ganz ähnlich funktioniert eine neue Solartechnik, die gerade auf dem Weg in den Massenmarkt ist. Dabei bündeln spezielle Glaslinsen (sogenannte Fresnellinsen) das Sonnenlicht mindestens 500-fach zu einem energiereichen Lichtstrahl. Und der trifft auf Solarzellen, die nur so groß sind wie ein Fingernagel, dafür aber extrem leistungsstark.

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Enorme 30 Prozent des Sonnenlichts wandelt die als Konzentrator-Solarzellen (kurz auch Concentrated Photovoltaic CPV) bekannte Technik in Strom um – doppelt so viel, wie aktuell gebräuchliche Solaranlagen auf dem Dach.

Laut dem Marktforschungsinstitut IMS Research könnten CPV-Kraftwerke im Jahr 2016 bis zu 30 Prozent preiswerteren Strom liefern als alle anderen Fotovoltaiktechniken. Bis auf 5,3 Cent pro Kilowattstunde könnten die Preise dabei sinken. Die Kosten für den konzentrierten Solarstrom würden damit unter dem neuer Kohlekraftwerke liegen.

Weltweit größtes Projekt entsteht in ChinaKonzentrator-Solarzellen haben aber ein entscheidendes Problem: Sie funktionieren nur, wenn die Luft absolut klar ist. Schon Schleierwolken lassen die Stromerzeugung auf Null sinken. CPV ist also der ideale Stromerzeuger für die Wüsten der Welt. So sieht es auch die China Development Bank (CDB). Sie finanziert mit umgerechnet 24 Millionen Euro jetzt ein 20-Megawatt-Kraftwerk, das am Rand der Wüste Gobi in China errichtet wird. Es ist das weltweit größte Projekt mit der neuen Technik bisher.

Die Zellen liefert Soitec, ein französisches Hightech-Unternehmen, das 2009 das Freiburger Unternehmen Concentrix Solar übernahm, einen der weltweit führenden Hersteller von Konzentrator-Solarzellen. Bereits Anfang nächsten Jahres soll in China ein erster Bauabschnitt mit drei Megawatt in Betrieb genommen werden, dessen Errichtung 2011 beschlossen worden war.

Mit der Finanzierungszusage der CD-Bank können jetzt die nächsten Abschnitte in Angriff genommen werden. Dieser Kraftwerksteil wird großenteils mit den neuesten Modulen von Soitec Solar ausgestattet, die sogar einen Wirkungsgrad von mehr als 30 Prozent haben. Er soll im Laufe des nächsten Jahres fertiggestellt werden.

In Konzentrator-Solarzellen wird kein Silizium verwendet, sondern Elemente wie Gallium, Indium, Selen und Arsen. Diese Zutaten sind zwar um ein Vielfaches teurer als Silizium, ermöglichen aber die hohen Wirkunsgrade. Deshalb wurden sie anfangs nur in der Raumfahrt eingesetzt. Die Idee, das Sonnenlicht hoch konzentriert auf die Zellen zu leiten, führte zu einer Verkleinerung und damit zu einer massiven Kostensenkung. Der aktive, also Strom erzeugende Teil der Solarzelle, ist kleiner als der Nagel eines kleinen Fingers.

Ersatz für schmutzige KohleWährend der Wirkungsgrad bei Siliziumzellen mit steigender Temperatur fällt, sind die CPV-Zellen völlig wärmeunempfindlich.

Baut man ein Kraftwerk aus den Minizellen werden mehrere Dutzend Zellen zu Modulen zusammengefasst. Daraus entstehen Paneele mit mehr als 100 Modulen. Motoren führen sie - wie Sonnenblumen - der Sonne nach, sodass stets die maximale Einstrahlung gewährleistet ist. Produziert werden die Zellen in der südkalifornischen Millionenstadt San Diego – die erst vor fünf Jahren bezogene Fertigungsstätte in Freiburg gibt das französische Unternehmen auf.

Im Schwarzwald verbleiben nur noch – wegen der Nähe zum Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme – die Forschung sowie Verkauf, Verwaltung und Fernüberwachung der Anlagen an den 18 Standorten, wo die Technik derzeit schon im Einsatz ist.

China produziert seinen Strom bisher vor allem mit oft minderwertiger Kohle und gehört deshalb zu den weltweit größten Umweltsündern. Mit Kernkraftwerken und zunehmend auch mit Solarstrom, versuchen die Chinesen aus der Schmuddelecke herauszukommen. „CPV kann bei Chinas Plänen für erneuerbare Energien eine wichtige Rolle spielen“, sagt Gaetan Borgers, der zur Führungsspitze von Soitec Solar gehört.

China verfügt über mehr als eine Million Quadratkilometer mit einer so hohen und zuverlässigen Sonneneinstrahlung, dass sich dort CPV-Kraftwerke lohnen, haben Experten ermittelt.

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