Im Jahr 2022 erreichten durchschnittlich 1.227 Kilowattstunden solare Strahlung pro Quadratmeter die Erdoberfläche in Deutschland. Wenn es möglich wäre, diese Energie zu 100% zu nutzen, würden lediglich 2,8 Quadratmeter ausreichen, um den Strombedarf eines Durchschnittshaushalts allein aus Sonnenenergie zu decken.
Leider lässt der Wirkungsgrad von Photovoltaik-Anlagen dies nicht zu. Aktuelle Anlagen können nur etwa 20% der Strahlung in Strom umwandeln, was bedeutet, dass bereits 14 Quadratmeter benötigt werden, um den Strombedarf zu decken. Vorausgesetzt, niemand benötigt nachts Strom… Oder im Winter… Aber um Speicher soll es hier nicht gehen.
Es wird intensiv an der Steigerung des Wirkungsgrads von Solaranlagen geforscht, und im Labor wurden bereits beeindruckende Fortschritte erzielt. Insbesondere sogenannte „Tandemzellen“ oder „Hybridsolarzellen“ sind vielversprechend, da sie im Gegensatz zu herkömmlichen Zellen ein breiteres Spektrum des Lichts in Strom umwandeln können. Klassische Module nutzen insbesondere blaues und ultraviolettes Licht nicht effizient. Moderne Entwicklungen sollen dies ändern. Das deutsche Fraunhofer-Institut konnte im Mai 2022 bereits eine Zelle mit einem Wirkungsgrad von 47,6% vorstellen, jedoch bisher nur unter Laborbedingungen.
Wer enttäuscht über diese Wirkungsgrade ist sollte sich vergegenwärtigen, dass Pflanzen im Rahmen des Photosynthese-Prozesses lediglich rund 1% des Sonnenlichts verwerten! Auch hier spielt eine große Rolle, dass nicht das gesamte einfallende Lichtspektrum genutzt wird, da Chlorophyll, das auch die grüne Färbung von Pflanzen verursacht, hauptsächlich blaue und hellrote Strahlung absorbiert. Grünes Licht wird nicht verwertet.
Der erschreckend niedrige Wirkungsgrad der Photosynthese ist auch ein entscheidender Grund, warum eine Umstellung unserer Energieversorgung auf Biomassebasis nicht realistisch ist. Der Flächenverbrauch wäre zu hoch, und es würde zu lange dauern, bis ausreichend Biomasse nachwächst. Darüber hinaus führen die notwendigen Monokulturen, sei es beim Mais für Biogasanlagen oder beim Holzanbau in der Forstwirtschaft, zu einem bedenklichen Rückgang der Biodiversität mit schwerwiegenden Folgen für die lokale Tierwelt, insbesondere die Insektenpopulation.
Die Sonnenenergie kann natürlich auch „indirekt“ genutzt werden, beispielsweise durch Windkraft. Die Berechnung der Flächeneffizienz ist hier komplexer, da zusätzlich zur Fläche für die Anlage selbst auch Nebenflächen wie Kranstellflächen berücksichtigt werden müssen. Selbst bei einer äußerst konservativen Schätzung ergibt sich jedoch immer noch eine beachtliche Energieausbeute von bis zu 1.500 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Und das sogar nachts…
In Bezug auf die Flächeneffizienz spricht also vieles für die Windkraft und so gut wie nichts für Biomasse. Allerdings ist der Flächenverbrauch nur eines von vielen wichtigen Kriterien, die bei der Bewertung von Energiequellen berücksichtigt werden müssen.
