Solarenergie Entwicklung

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Entwicklung der Solarenergie

Das gewaltige Potenzial der Solarenergie wurde früh entdeckt. Schon die alten Ägypter ließen erste Ansätze passiver Solarenergienutzung bei ihrer Architektur erkennen. So richteten sie etwa Türen so aus, dass sie möglichst nicht gen Süden zeigten, um die heiße Mittagssonne fernzuhalten. In kühleren Regionen hingegen wurde die Mittagssonne gerne genutzt, um die Räumlichkeiten zu erwärmen. Hier orientierten sich Fenster und Türen möglichst so, dass die wärmenden Strahlen der Mittagssonne optimal ausgenutzt werden konnten.

Handwerker auf einem Solardach © Marina Lohrbach, stock.adobe.com
Handwerker auf einem Solardach © Marina Lohrbach, stock.adobe.com

Mittels technischer Hilfsmittel und Einrichtungen, der so genannten Solartechnik, wurde es allerdings erst in der Neuzeit möglich, die Sonnenstrahlung gezielt zur Wärme- und Stromgewinnung zu nutzen.

Strom aus Solarenergie

Den Grundstein, mit dem die Nutzung der Sonnenenergie zur Stromgewinnung möglich wurde, legte der französische Physiker Henry Becquerel bereits im Jahr 1839. Damals entdeckt er den Photoeffekt – er fand heraus, dass zwischen zwei Elektroden, die vorher ein Säurebad genommen hatten, Strom fließt, sobald eine der Elektroden dem Licht ausgesetzt wurde.

Der Becquerel-Effekt: Licht setzt Ladungsträger frei
Der Becquerel-Effekt: Licht setzt Ladungsträger frei

Knapp 50 Jahre später, im Jahr 1887, oblag es dem deutschen Physiker Heinrich Hertz, herauszufinden, dass der elektrische Funke zwischen zwei Elektroden eines Funkeninduktors leichter überspringt, wenn eine der Elektroden mit UV-Licht beleuchtet wird. Einer seiner Schüler forschte weiter und kam darauf, dass mit UV-Licht bestrahlte Zinkplatten gar einen schwachen Strom erzeugen konnten.

Erst viel später, in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts, wurde die von Charles Fritts Ende des 19. Jahrhunderts gebaute Vakuum-Fotozelle, die damals noch aus aufgedampften Selen-Schichten bestand, vom US-Konzern Bell zu einer Silizium-Solarzelle weiterentwickelt. Ihr Wirkungsgrad: 6 Prozent. Zu jener Zeit ein fantastischer Durchbruch.

Mittlerweile weisen Silizium-Solarzellen zur Sonnenstromgewinnung durch die stetige Weiterentwicklung unter Laborbedingungen Wirkungsgrade von bis zu 24 Prozent auf. Das ist schon sehr nahe am theoretisch maximalen Wirkungsgrad von 28 Prozent.

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Warmwasser und Heizung durch Solarenergie

Ebenfalls aus längst vergangener Zeit stammt das Prinzip, nach dem die Solarthermie noch heute angewandt wird. Schon in der Antike waren Brenn- und Hohlspiegel bekannt, um Sonnenenergie in für den Menschen gezielt nutzbare Wärme umzuwandeln. Bestes Beispiel hierfür: Die Olympische Fackel, die schon seit der Antike mittels Brennspiegeln entzündet wird.

Solarthermieanlage  © Otmar Smit, stock.adobe.com
Warmwasserbereitung mit einer Solarthermieanlage © Otmar Smit, stock.adobe.com

Der Vorläufer heutiger Solar-Kollektoren zur Warmwasserbereitung und Wohnraumtemperierung stammt allerdings erst aus dem 18. Jahrhundert. Der französische Naturforscher Horace-Bénédict de Saussure baute einen Holzkasten mit schwarzem Boden, der mit einer Glasabdeckung versehen war. Im Inneren dieses simplen „Sonnenkollektors“ erreichte er so eine Temperatur von 87 Grad Celsius.

Erst Mitte des folgenden Jahrhunderts griff Augustin Mouchot diese einfache Erfindung wieder auf und entwickelte sie weiter. Dazu kombinierte er das Konstrukt mit einem Brennspiegel und stellte seine Solar-Dampfmaschine 1878 auf der Weltausstellung in Paris aus. Seinem Vorschlag, mit Hilfe dieser solaren Dampfmaschine die Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln, wurde allerdings kaum Beachtung geschenkt. Zu groß war die Skepsis, dass hiermit im „sonnenarmen“ Mitteleuropa genügend Energie generiert werden könnte. Hinzu kam die Tatsache, dass fossile Energieträger reichlich und preisgünstig vorhanden waren. Erst die Ölkrise in den 1970er-Jahren rief die damalige Idee wieder auf den Plan. Seitdem gehört die solare Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung beim umweltbewussten Bauen zum Standard.

Solar Dampfmaschine  auf der Weltausstellung
Solar Dampfmaschine auf der Weltausstellung 1878

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Die Rolle der Politik

Einen großen Teil zum Ausbau der Solarenergie trug aber nicht nur das steigende Umweltbewusstsein und das Wissen über die Endlichkeit fossiler Energieträger, sondern auch die Gesetzgebung bei. Mit Einführung des Stromeinspeisungsgesetzes im Jahr 1991 verabschiedete die Regierung in Deutschland eine Mindestvergütung für das Einspeisen von aus erneuerbaren Energien erzeugten Stroms.

Kostendeckend war die Erzeugung damit, zumindest für Solarstrom, nicht. Wohl aber für Strom aus Windkraftanlagen, was zum Windkraft-Boom führte. Als das bestehende Gesetz im Jahr 2000 durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Verbindung mit dem 100.000-Dächer-Programm ersetzt wurde, konzentrierte sich die Förderung vermehrt auf kleine Solaranlagen, was den Ausbau der Solarenergie entscheidend antrieb.

Mit der zweiten Novellierung des EEG, die im Jahr 2009 in Kraft trat, wurde dann erstmals nicht nur die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen bedacht, sondern auch die Verwendung der Erneuerbaren in der Wärme- und Kälteerzeugung miteinbezogen. Solarenergie wurden somit mehr und mehr für Privathaushalte finanzierbar und regte hiermit auch die industrielle Seite zu einer konstanten Weiterentwicklung und Massenproduktion der einzelnen Techniken an.

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