Die Energie der Sonne ist unerschöpflich und kostenlos. Ihre Nutzung verbraucht keine Rohstoffe und setzt keine Schadstoffe oder Treibhausgase frei. Allerdings ist sie nicht planbar: Es hängt es von Wetter, Tages- und Jahreszeit ab, wie viel Energie mit der Sonne produziert werden kann.

Strom und Wärme aus Sonnenenergie

Auf vielen Dächern verwandeln Sonnenkollektoren die Energie der Sonnenstrahlen in Wärme.

Sonnenenergie wird in Deutschland im Wesentlichen auf zweierlei Weise genutzt: Photovoltaik-Anlagen erzeugen mit Solarzellen elektrische Energie. Solarthermie-Anlagen hingegen wandeln die Sonnenstrahlung in Wärme um. Das tun etwa Sonnenkollektoren, die auf vielen Dächern montiert sind. In diesen Kollektoren erhitzt die Sonnenstrahlung eine Flüssigkeit. Meistens ist es eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel. Diese Flüssigkeit fließt erst zu einem Wärmetauscher und dann wieder zurück zum Kollektor. Der Wärmetauscher kann mit der heißen Flüssigkeit beispielsweise das Wasser für einen Privathaushalt oder für ein Schwimmbad erhitzen. Die Wärmeenergie lässt sich aber auch auf einen Wärmespeicher übertragen, der sie dann erst später wieder abgibt, etwa an eine Heizung.

Solarthermie verwandelt Sonnenstrahlen in Wärme

In Solarthermie-Anlagen bündeln Spiegel das Sonnenlicht, um große Hitze zu erzeugen.

Wärme aus Sonnenenergie kann auch Strom erzeugen. Solarthermie-Kraftwerke bündeln dazu mit Spiegeln das Sonnenlicht. Im Brennpunkt kann die Temperatur auf mehrere hundert Grad Celsius steigen. Mit dieser Hitze lässt sich Dampf erzeugen, der Turbinen zur Stromerzeugung antreibt. Deutschland ist für Solarthermie-Kraftwerke allerdings kein besonders gut geeigneter Standort, da hier die Sonnenstrahlung relativ schwach ist. Nur in Jülich gibt es ein solarthermisches Versuchskraftwerk mit einem Solarturm. Mehrere, zum Teil sehr große Anlagen stehen dagegen in Spanien den USA.

Photovoltaik macht Licht zu elektrischem Strom

Organische Solarzellen lassen sich biegen wie eine Folie.

Wenn Licht auf Solarzellen fällt, produzieren diese Strom. Die meisten bestehen aus Silizium. Andere Halbleiter werden bei der Produktion von Solarzellen mit Dünnschichttechniken eingesetzt. Forscher arbeiten auch an organischen Solarzellen, die auf Kohlenstoffverbindungen basieren. Organische Solarzellen lassen sich wie eine Folie verbiegen und günstig herstellen. Man kann sie aufdrucken, rollen, falten und knicken. Allerdings sind ihr Wirkungsgrad und ihre Lebensdauer noch relativ gering.

Immer mehr Strom aus Solarzellen

Die Photovoltaik ist inzwischen eine wichtige Säule der Stromproduktion in Deutschland.

Die Photovoltaik ist in Deutschland sehr erfolgreich. Ihr Anteil an der Stromproduktion wächst und wächst. Im zweiten Quartal 2019 überholte die Sonnenenergie mit 13 Prozent sogar die Atomkraft, die auf 12 Prozent kam. Das lag allerdings auch daran, dass der Juni 2019 überdurchschnittlich viele Sonnenstunden hatte. Im gesamten Jahr 2020 lag der Anteil der Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung in Deutschland bei 9,0 Prozent. In Bayern kam die Photovoltaik im Jahr 2019 auf einen Anteil von 16,1 Prozent an der Stromerzeugung. Damit lag sie knapp vor der Wasserkraft (15,9 Prozent) auf Platz eins bei den erneuerbaren Energiequellen.

Preisrutsch bei Solarmodulen

Grund für den Boom der Photovoltaik ist der deutlich gesunkene Preis für Solarmodule. Der Preisverfall ruinierte allerdings einige Hersteller in Deutschland, die mit den Preisen der Solarmodule aus China nicht konkurrieren konnten. Der Umwelt nutzten die stark gesunkenen Preise jedoch, denn sie sorgten dafür, dass die Zahl der Photovoltaik-Anlagen in Deutschland rasch wuchs.