Solarenergie aktuell: Forschung für die Zukunft.

Mit dem Umstieg auf erneuerbare Energieträger soll der Klimawandel gebremst werden. Die Solarenergie gilt dabei als einer der Hoffnungsträger auf dem Weg hin zur weltweiten Energiewende. Verschiedene internationale Pilotprojekte zeigen, wo die Reise hingehen kann. Ob Solarmodule auf Autobahnen, Parkplätzen oder über landwirtschaftlich genutzten Feldern: Was derzeit noch nach Zukunftsmusik klingt, könnte schon bald Wirklichkeit werden.

Solarenergie: Sauber, nachhaltig und vielseitig.

Moderne Photovoltaikanlagen sind umweltfreundlich, einfach zu installieren und dank sinkender Herstellungskosten und verschiedener Fördermöglichkeiten auch immer günstiger. Kein Wunder, dass der Anteil von Solarstrom am weltweiten Energiemix stetig größer wird. Nach einem kurzzeitigen Einbruch des Solarenergiemarktes geht der Trend auch in Deutschland wieder hin zur Photovoltaikanlage: Rund neun Prozent des in Deutschland produzierten Stroms stammten 2019 aus Solaranlagen. Führend in der Gewinnung von Solarenergie sind aufgrund der hohen Dichte an Solarparks Bayern und Baden-Württemberg.

Im weltweiten Vergleich hat China die Nase vorn; dort wird derzeit rund ein Drittel des weltweiten Solarstroms erzeugt (Quelle: Statista). Mit etwas Abstand folgen Indien, die USA und Japan. Dass Solarenergie immer beliebter wird, liegt neben der drängenden Problematik des Klimawandels vor allem an den sinkenden Kosten der Technologie. Solarstrom ist inzwischen die mit Abstand günstigste Energieform – in Deutschland, aber auch weltweit. Eine Hürde ist allerdings oft der große Platzbedarf. Um den Ausbau der Solarenergie weiter voranzutreiben, werden die Entscheidungsträger von Städten und Ländern immer kreativer: Verschiedene Pilotprojekte im Rahmen der Solarforschung zeigen, wie die Zukunft aussehen könnte.

Riesiger Solarpark auf großer Feldfläche unter blauem Himmel
Weltweit suchen Länder und Städte nach großen Flächen für die günstige Energiegewinnung mit Photovoltaik.

Solarforschungsprojekt: Autobahnen mit Solardächern.

Klingt verrückt, könnte aber schon bald ganz normal werden: Ein Solarforschungsprojekt am Austrian Institute of Technology arbeitet derzeit daran, Autobahnen zu überdachenund zwar mit energieeffizienten Solarmoduldächern. Auf diese Weise sollen die insgesamt 337 Quadratkilometer der deutschen Fernstraßen zur Solarenergiegewinnung genutzt werden. Vorstellen kann man sich das wie einen gigantischen Carport, der sich über die gesamte Autobahn zieht.

Die Idee hinter diesem Solarenergieprojekt ist so einfach wie genial: Da in vielen Ländern der Platz für riesige Solarparks nicht ausreicht oder Solaranlagen mit Ackerflächen konkurrieren, erhalten anderweitig genutzte Flächen eine Doppelfunktion. Für eine erfolgreiche Umsetzung muss das Forscherteam allerdings noch einige Herausforderungen in Bezug auf Wartung und Verkehrssicherheit meistern. An einer deutschen Autobahnraststätte wird in der zweiten Projektphase bereits ein Praxistest durchgeführt.

Vision Solarpaneldach über Autobahnen
Forscher planen Deutschlands Autobahnen mit Solarpanels zu überdachen. (Quelle: LABOR3 Architektur GmbH)

China: Solarenergie aus Autobahnbelag.

Mit ihrem ungenutzten Flächenpotenzial sind Autobahnen das Zielobjekt eines weiteren Solarforschungsprojektes: Verschiedene Länder testen derzeit die Idee, Solarzellen in Straßenbeläge wie Asphalt zu integrieren, die die erzeugte Energie in das öffentliche Stromnetz einspeisen. Vorreiter dieser Technologie ist China – dort befindet sich auch die weltweit längste Solarstraße. Ähnliche Versuchsprojekte auf Autobahnen und Radwegen gibt es in Frankreich, Deutschland und den Niederlanden. Aufgrund des Aufwands und der hohen Kosten konnte sich die Idee bislang noch nicht durchsetzen.

Solarforschung in den Niederlanden: Solarstrom vom Deich.

Auch in den Niederlanden gibt es nicht genug Platz für großflächige Solaranlagen. Die Herausforderung besteht darin, freie Flächen zu finden, die nicht landwirtschaftlich genutzt werden. Deiche könnten eine Lösung bieten. Experten gehen davon aus, dass auf den insgesamt 3.500 Deich-Kilometern bis zu 2,9 Gigawatt Solarenergie erzeugt werden könnten. Ein erstes Solarforschungsprojekt gibt es bereits auf einem Deich in der Nähe der Stadt Groningen – dieser Deich ist allerdings „schlafend“, er bietet also keinen Hochwasserschutz mehr. Die niederländische Stiftung für angewandte Wasserforschung (STOWA) sowie die niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung (TNO) analysieren derzeit, welche Kosten und Folgen für die Umwelt mit einer großflächigen Bebauung der Deiche verbunden wären.

Solaranlagen auf einem Deich an einem Fluß Niederlande
Ein Photovoltaik-Pilotprojekt auf einem niederländischen Deich (© Stowa)

Initiativen von Städten und Ländern.

Einige deutsche Städte und Länder ergreifen inzwischen selbst die Initiative, um die Solarenergie voranzutreiben. So plant das baden-württembergische Umweltministerium derzeit vier unterschiedliche Solarforschungsprojekte, die mit insgesamt 750.000 Euro gefördert werden sollen. Da es ab dem Jahr 2022 in dem Bundesland eine Solarenergiepflicht geben wird, sollen auf diese Weise Möglichkeiten analysiert und Erfahrungen gesammelt werden. Die Projekte beinhalten vor allem die Überdachung von Park- und Stellplätzen mit Solarmodulen.

Solardach über Parkplatz
Mit eigenen Forschungsprojekten treiben deutsche Städte und Länder die günstige Energiegewinnung voran.

Sonne und Wasser: „Floating Solar“

In Asien gibt es sie schon länger, die Niederlande ziehen nach und jetzt wächst auch in Deutschland das Interesse: An immer mehr Orten gibt es inzwischen „schwimmende“ Solaranlagen. Die Solarmodule sind dabei auf luftgefüllten Schwimmkörper-Containern befestigt und treiben auf dem Wasser. Die Installation auf dem Wasser spart nicht nur Landfläche, sondern steigert auch die Effizienz: Durch die niedrigeren Temperaturen erzielen die Solarzellen eine bessere Ausbeute. Experten sehen in Deutschland viel Potenzial für diese Lösung, beispielsweise auf Baggerseen oder stillgelegten Braunkohletagebauen.

Solaranlage auf einem See
Auch in Deutschland sehen Experten viel Potenzial für schwimmende Solaranlagen.

Agrophotovoltaik: Symbiose von Landwirtschaft und Solarenergie.

Die sogenannte Agrophotovoltaik setzt auf Energiegewinnung in der Landwirtschaft. Ein Pilotprojekt zu diesem Bereich der Solarforschung gibt es aktuell im baden-württembergischen Heggelbach: In Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut und dem Bundesministerium für Bildung und Forschung haben die Landwirte acht Meter über einer landwirtschaftlich genutzten Fläche Solarmodule installiert. Die Höhe ist notwendig, um die Fläche trotzdem mit Maschinen bewirtschaften zu können. Durch die „überdachten“ Felder ergab sich ein weiterer Vorteil: Dank des gespendeten Schattens verzeichneten die Landwirte trotz Hitzewelle eine um einige Prozent höhere Ernte. Zudem sind zusätzliche Solarmodule an der Unterseite möglich. Die Kosten für Projekte dieser Art sind jedoch vergleichsweise hoch.

Überdachte Felder im baden-württembergischen Pilotprojekt Heggelbach.
Überdachte Felder im baden-württembergischen Pilotprojekt Heggelbach. (© Hofgemeinschaft Heggelbach)

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