Nachgefragt.
Wissen, wie es läuft.
Ein Podcast des KANSO-Instituts für Technologie mit Gabi Zachmann.
Hallo, ich grüße euch.
Schön, dass ihr wieder reinhört bei uns Nachgefragt, ein Podcast der
Gesamtkommunikation des KIT.
Heute ist bei uns zu Gast die Marilu Schubert.
Sie wird uns alles erzählen über Solarmodule.
Wie funktionieren Solarmodule?
Rechnet sich das für mich?
Gibt es andere Formen?
Marilu, ganz zu Anfang wahrscheinlich bist du jetzt schrecklich
genervt, wenn ich dir etwas sage, nachdem du mir deine erste E-Mail
geschrieben hast und unterschrieben mit Marilu Schubert hatte ich den
Rest des Tages einen Ohrwurm.
Wie oft hast du das schon gehört?
Schon ein paar Mal effektiv.
Es gab auch ein paar Lehrer, die das dann entsprechend immer gesungen
haben.
Durchaus, ja.
Also wir wollen es unseren Zuhörerinnen und Zuhörern ersparen, dass
wir heute einen Song performen.
Das wahrscheinlich nicht.
Ich glaube, wir können ganz andere Dinge und vor allem du.
Was hast du denn studiert, sodass du uns etwas erzählen kannst über
Solarmodule?
Also ich habe Physik an der ETH in Zürich studiert, sowohl im Bachelor
als auch im Master und bin jetzt seit einem guten Dreivierteljahr hier
am KIT.
Bin dort im Institut für Theoretische Festkörperphysik und beschäftige
mich dort mit letztendlich auch Solarzellen im Rahmen eines
sogenannten Solar Tab Projekts, das das Projekt ist, durch welches ich
auch meinen Doktorat machen werde.
Und darin geht es darum, einen digitalen Zwilling von Drittgeneration
und Zweitgeneration Solarzellen anzufertigen.
Das heißt, du kamst von der ETH ans KIT.
Das freut uns natürlich.
Was hat dich denn ans KIT gerufen?
Was hat dich gelockt?
Was hat dich gereizt?
Einerseits die Professur, an der ich bin.
Also ich bin bei Professor Carsten Rockstuhl und ich habe mich sehr
gut mit ihm verstanden und das, was er einfach akademisch macht,
interessiert mich total.
Und andererseits aber wirklich eben auch dieses Solar Tab Projekt, was
einfach total spannend und interessant ist, weil es eben ein größeres
Helmholtz -Projekt ist, wo viele verschiedene Zentren auch dabei sind.
Also auch das Helmholtz-Zentrum in Berlin ist dabei, Jülich ist dabei,
Erlang ist dabei, das KIT ist dabei.
Und halt verschiedenste Arbeitsgruppen, sowohl auf experimenteller als
auch theoretischer Seite, arbeiten daran, Solarzellen voranzutreiben,
auch insbesondere auf industrieller Seite.
Und das finde ich total spannend.
Und das KIT, wie soll ich sagen, hat einen guten Ruf und ist auch
nicht so weit weg von Zürich, wo nach wie vor meine Familie lebt.
Und deswegen hat es mich gereizt, durchaus mal was anderes zu sehen
als Zürich.
Das KIT trägt dazu bei, mit Hilfe deiner Arbeit, dass Solarzellen
immer besser werden.
Jetzt, was sagen wir denn den Hausbesitzerinnen, Hausbesitzern, die
sich mit dem Gedanken tragen, eventuell umzurüsten?
Sinken oder steigen die Preise für Solarmodule im Augenblick?
Aktuell sinken die Preise für Solarmodule, was eigentlich in dem Sinne
ganz attraktiv sein kann für die Hausbesitzerinnen und Hausbesitzer.
Es ist auch so, dass es momentan natürlich auch stark gefördert wird
vom Bund.
Eine Challenge ist natürlich, dass auch die Nachfrage steigt.
Das heißt, wir müssen gucken, wie sich die Preise entwickeln werden,
ob sich dann vielleicht auch die Preise irgendwann wieder erhöhen
werden.
Aber aktuell sind sie eher am sinken.
Jetzt müssen wir aber, glaube ich, mal ganz von vorne anfangen.
Marylou, wie muss ich mir denn eine Solarzelle vorstellen?
Wie sieht die aus?
Eigentlich kann man sich das so ein bisschen so vorstellen.
Für die erste Generation Silizium-Solarzelle ist es wie so ein
Sandwich.
Ich habe in der Mitte mein aktives Material, meistens Silizium.
Ich habe oben und drunter habe ich dann immer noch Silizium, aber
angereichert mit noch verschiedenen anderen Materialien.
Und dann oben und unten kommen dann noch die Metallkontakte dran, die
dann sozusagen diesen Kreislauf schließen können, wo dann auch die
Elektronen fließen.
Das heißt, ich habe einen schönen Kasten in Schichten aufgebaut, in
der Mitte Silizium.
Und dann sind in den Schichten oben und unten noch andere Materialien
mit eingebaut.
Welche Materialien sind das?
Meistens Phosphor oder Bor für diese zwei verschiedenen Schichten.
Und die Idee dabei ist, dass in den einen Bereichen sich die
Elektronen besonders wohl fühlen und im anderen Bereich die Elektronen
sich eher weniger wohl fühlen, um diesen Elektronenfluss zu
begünstigen.
Ist es immer Bor und immer Phosphor oder ist es gemischt innerhalb
einer Solarzelle eine Schicht Phosphor und eine Schicht Bor?
Das ist meistens so, dass pro Schicht ein Material ist und dann einmal
Phosphor verwendet wird und einmal Bor.
Also in einer Solarzelle wird sowohl Phosphor als auch Bor verwendet,
aber an unterschiedlichen Stellen.
Und von welchem Material laufen die Elektronen dann zu welchem?
Wo werden Löcher entstehen und wo laufen die Elektronen dann hin?
In der untersten Schicht, dort wo das Bor ist, haben wir eine
Umgebung, in der sich die sogenannten Löcher besonders wohl fühlen.
Dann haben wir die Schicht mit dem aktiven Material.
Dort werden die Elektronen angeregt durch das Sonnenlicht und diese
wandern dann nach oben in die Schicht, wo das Phosphor vorhanden ist,
mit dem Silizium zusammen, wo sich die Elektronen besonders wohl
fühlen.
Das heißt, sie wandern dorthin und dann von dort werden sie dann durch
diese Metallkontakte abgezwackt und dann fließen sie durch Stromkabel
in unsere Glühbirne rein und dann von der Glühbirne dann zurück unten
an die Metallkontakte wieder zu diesem Material, wo das Bor vorhanden
ist, also wo sich die Löcher besonders wohl fühlen.
Und da docken die dann wieder an und lösen sich dann wieder auf.
Also ist es ja der Klassiker Elektronen fließen und dann gibt es einen
Strom.
Klingt eigentlich relativ einfach.
Findet es die ganze Zeit statt oder muss dazu die Sonne scheinen?
Das ist ganz wichtig, dass wir da immer Licht haben, was auf eine
aktive Schicht erscheint.
Ohne Sonnenlicht geht das nicht.
Wie stelle ich mir das im Atommodell vor?
Die Elektronen gehen weg, die wandern.
Mein Atomkern, der besteht aus Protonen, aus Neutronen.
Jetzt kommt meine Nerd-Frage, wir wissen das ja alle.
So und außenrum haben wir die Schichten mit Elektronen.
Wie kommt das Elektron daraus?
Das ist der photoelektrische Effekt.
Das Sonnenlicht kommt da rein und trifft auf dieses Elektron, was um
diesen Atomrumpf kreist.
Und durch die Energie, die es kriegt durch das Licht, ist es in der
Lage, weiter weg zu gehen von diesem Atomrumpf und hat eine Bahn, die
einen größeren Radius hat als davor.
Und in dem Sinne löst sich das Elektron vom Atomrumpf und ist frei.
Und wandert zu einer Quelle, die es positiv anzieht.
Genau richtig.
In unserem Fall, wenn wir zurück zum Sandwich-Modell gehen, dort, wo
das Bohr sitzt.
Genau richtig.
Und wenn die Sonne aufhört zu scheinen, dann endet dieser Effekt.
Wo gehen die Elektronen dann hin?
Wenn die Sonne nicht scheint, dann sind die Elektronen einfach ganz
zufrieden in der Nähe von ihrem Atomrumpf.
Und gehen nach Hause.
Und sind in dem Sinne zu Hause, genau in ihrem sogenannten Valenzband.
Und ich glaube, das, was du angesprochen hast, ist eigentlich ganz
wichtig, weil das auch letztendlich beeinflusst, wie gut meine
Solarzelle funktioniert.
Und zwar, es funktioniert wirklich nur, wenn Sonnenlicht da drauf
scheint.
Das heißt, wenn Verschattung passiert, wenn irgendwelche Bäume
irgendwelchen Schatten werfen, dann funktioniert an der Stelle auch
meine Solarzelle gar nicht.
Jetzt haben wir gelernt, wie eine klassische Solarzelle funktioniert.
Ich habe jetzt aber auch gehört, es gibt Perovski-Solarzellen.
Das ist etwas ganz anderes.
Beschäftigst du dich denn im Rahmen deiner Studien mit solchen
Materialien?
Ja, es gibt die Prozedur, die ich gerade beschrieben habe, wie es
abläuft in sogenannten Erstgenerationen-Solarzellen.
Und es gibt Zweit- und Drittgenerationen-Solarzellen.
Zweitgenerationen-Solarzellen, das sind die Dünnschicht-Solarzellen.
Und in der Drittgenerationen, dort beschäftigen wir uns mit Perovski
-Solarzellen und auch mit organischen Solarzellen.
Es gibt da auch noch verschiedene andere Materialien, aber dort geht
es wirklich darum, neuartige Solarzellen an den Markt zu bringen.
Und es ist eigentlich ganz spannend, Perovskite, das ist auch
letztendlich so etwas kristallinbasiertes, aber eben kein Halbleiter
in dem Sinne mehr.
Und was die Perovskite haben, was eigentlich ganz spannend ist, ist,
wir können einerseits damit viel dünnere Solarzellen-Module machen,
das heißt, es geht auch in Richtung von diesen Dünnschicht-Modulen.
In dem Sinne sind sie viel flexibler, also wir sind da in einem
Bereich von circa mehreren hundert Nanometern im Vergleich zu mehreren
hundert Mikrometer bei diesen normalen Silizium-Solarzellen.
Diese Perovskite-Solarzellen können dünner sein, aber sie sind auch in
der Lage, eine größere Bandlücke zu haben.
Das heißt, diese Lücke, von der wir vorhin gesprochen haben, dieser
Sprung von dem Valenzband ins Leitungsband, das ist die Schwelle, wie
viel Energie eigentlich mein Elektron aufnehmen kann oder muss.
Das heißt, je nachdem, wie groß diese Lücke ist, je nachdem kann ich
unterschiedlich viel Licht absorbieren oder unterschiedliche
Wellenlängen von Licht absorbieren.
Und in dem Sinne beschreibt das oder charakterisiert das auch sehr
typisch, wie meine Solarzelle funktionieren kann, in welchen
Lichtbandbreiten.
Und was beim Perovskite ebenso ist, ist, diese Bandlücke ist sehr
groß, was bedeutet, dass die Wellenlängen eher kurz sind,
beziehungsweise die Energie sehr hoch ist.
Das heißt, Perovskite-Solarzellen funktionieren insbesondere auch dann
besonders gut, wenn wir in das blaue Spektrum von unserem Licht gehen.
In dem Sinne werden Perovskite-Solarzellen eben dann auch vor allem
angewendet, wenn es darum geht, sogenannte Tandem-Solarzellen zu
verwenden.
Tandem -Solarzellen, das ist wie, dass man mehrere Solarzellen in
einer Sandwich-Form, sag ich jetzt mal, aufeinander klatscht, in
Anführungszeichen.
Und was dann eben funktionieren kann, ist, dass gewisse Materialien,
zum Beispiel in der oberen Schicht, dann ein gewisses Spektrum vom
Licht absorbieren.
Zum Beispiel eben die Perovskite-Solarzelle mit ihrer relativ großen
Bandlücke absorbiert zum Beispiel das blaue Licht.
Und dann haben wir darunter eine Solarzelle, die zum Beispiel mehr im
roten Lichtbereich absorbiert.
Dann kann man über das gesamte Lichtspektrum besser und effizienter
das Licht absorbieren.
Und das sind momentan auch die effizientesten Solarzellen, diese
sogenannten Tandem-Solarzellen.
Das heißt, die sind nicht nur platzsparend, die kann ich ganz
konzentriert anbringen, sondern die sind auch unfassbar effektiv.
Genau richtig.
Also ich glaube, die Weltrekord-Solarzelle ist da momentan bei knappen
50 Prozent von Effizienz.
Also das ist wirklich unglaublich.
Und eben die Tandem-Solarzellen, das ist momentan, wo wir sozusagen
die beste Effizienz haben.
Und die organischen Perovskite-Solarzellen alleine gesehen, sind
derzeit noch nicht so effizient.
Und deswegen ist, sag ich jetzt mal, der Standard auf unseren
Hausdächen und so weiter nach wie vor Silizium, weil das wahnsinnig
langlebig ist und die Effizienz relativ stabil und relativ gut ist.
Also wir sind da mehr so im Bereich von 25 Prozent.
Jetzt hast du von Perovskite gesprochen.
Ist das ein Material?
Wo finde ich das?
Kann man das ausgraben?
Ich glaube, da wissen die Chemiker besser Bescheid wie ich.
Das ist ein Material, was man in der Natur in Gestein finden kann.
Kann man den Perovskite-Solarzellen, und es klingt ja so, als sei das
echt die Zukunft, können wir die heute schon industriell herstellen?
Es gibt einzelne Firmen, die sich das auf die Fahne geschrieben haben,
dass sie das machen wollen.
Aber grundsätzlich würde ich sagen, meine Antwort ist momentan nein,
weil die Möglichkeit, das zu tun, erstens noch wahnsinnig teuer ist
und gerade bei Perovskite-Solarzellen oftmals sehr chemische Prozesse
gemacht werden müssen, damit das überhaupt funktioniert.
In dem Sinne versucht man da noch ein bisschen rumzutüfteln, bevor man
das wirklich industriell macht.
Darum ist so ein bisschen die Antwort ja.
Einzelne Firmen versuchen es schon, aber es ist noch nicht wirklich
so, dass das auf dem Markt ist.
Aber wir sind dran.
Wir sind dran, auf jeden Fall.
Und das KIT ist da auch ganz vorne mit dabei.
Absolut, absolut.
Also da würde ich gerne vor allem auch die Gruppe von Uli Petzold
erwähnen, die da sehr stark involviert sind.
Jetzt hast du von Solarzellen der neuesten Generation gesprochen und
auch unter anderem von organischen Solarzellen.
Was muss ich mir denn darunter vorstellen?
Ist da organisches Material drin tatsächlich?
Ja, also bei organischen Solarzellen sind das sogenannte
Kohlenwasserstoff -basierte Solarzellen.
Das sind so wie Kunststoff-Solarzellen, kann man das auch nennen.
Und es existieren in dem Sinne ganz verschiedene organische
Verbindungen, die man dafür nutzen kann.
Also das sind dann so speziell synthetisierte Strukturen, die man
dafür verwenden kann.
Das Coole an der Stelle ist es eben wirklich, dass man das je nach
Einsatzzeug wirklich unterschiedlich nutzen kann.
Also eben es gibt semi-transparente organische Solarzellen, die man
produzieren kann.
Man kann sie dann einsetzen für Fenster oder für die Agri
-Photovoltaik.
Wenn die Solarzellen jetzt immer dünner werden, kann ich die denn
irgendwann auf eine große Fensterfront an meinem Wohnzimmer aufkleben?
Kann ich irgendwann die Oberfläche von meinem Smartphone damit
bekleben und brauche dann überhaupt keine Akkus mehr?
Das ist eine sehr gute Frage, weil eigentlich diese Erstgeneration,
das funktioniert eigentlich relativ stabil.
Warum macht man Zweit- und Drittgeneration?
Was ist das überhaupt?
Ein Grund, wieso man das macht, ist eben, dass man das flexibler
machen möchte.
Man möchte zum Beispiel auch, kann man das semi-transparent machen.
Mithilfe von diesen organischen Solarzellen kann man Semi-Transparenz
einführen in die Solarzellen-Module.
Und in dem Sinne kann man das wirklich durchaus dann vielleicht auf
Fensterscheiben kleben oder eben, was auch ein großes Projekt ist in
Jülich, ist, dass man das versucht, so auf Gewächshäuser oben drüber
zu kleben, dass sowohl die Pflanzen gut arbeiten können, aber
gleichzeitig wir auch die Sonnenenergie absorbieren können, um daraus
Strom zu produzieren.
Das ist genau die Idee, in die wir gehen wollen.
Es gibt auch einige Startups, die versuchen, mithilfe von sogenannten
Plasmon -Solarzellen, das ist nochmal eine andere Methode, die noch
ein bisschen umstrittener ist, aber auch so eine Drittgeneration
-Modul, wo man versucht, Solarzellen in Innenräumen zu generieren,
damit eben dann, wie du gesagt hast... Wie putze ich denn die?
Ja, putzen ist nochmal ein größeres Thema.
Muss ich denn da meinen Glasreiniger draufsprühen und kann dann mit
dem Tuch einfach drüber wischen und dann sind sie sauber?
Das ist sicher nochmal ein guter Punkt, den du da ansprichst.
Ich denke, wenn man das irgendwie versucht, in Innenräumen zu machen,
dann muss das irgendwie sein, dass man das mit Wasser putzen kann.
Ich denke, grundsätzlich für diese Solarmodule, die wir irgendwie auf
unseren Dächern stehen haben, da ist Reinigung auch ein wichtiges
Thema, weil eben die Verschattung ein großes Problem ist.
Wenn ich da Blätter und Laub oben drauf liegen habe oder Schneemassen
und keine Ahnung wie, dann kann mein Solarmodul einfach nichts
absorbieren.
Und in dem Sinne, entweder das Dach ist in einem Winkel, sodass das eh
alles runterfällt, möglichst, oder dass man eben versucht, das mit
einem Besen einfach mal runter zu wischen, damit da nicht mehr so viel
drauf ist.
Letztendlich reicht da auch dann Wasser, dass man das einfach
abwischt, alle Partikel, die da drauf sind, weil gleichzeitig
natürlich auch ein Problem ist, dass man nicht will, dass das
zerkratzt, damit die Glasoberflächen schön bleiben.
Das wäre meine nächste Frage gewesen.
Was mache ich denn, wenn ein Vogelschwarm gerade über mein Dach
geflogen ist und da seine Hinterlassenschaften auf dem Dach gelassen
hat?
Und du sagtest jetzt aufpassen, bitte nicht zerkratzen, mit dem Besen
kriege ich das ja nicht weg und mit reinem Wasser kriege ich es auch
nicht weg.
Darf ich denn da auch mal ein bisschen schrubbern, mit der Leiter
hochgehen, ein bisschen schrubben?
Wie empfindlich sind denn Solarzellen?
Ich glaube, das ist auch was, wo gerade die dritten und zweiten
Generationen Solarzellen auch noch Verbesserungspotenzial haben.
Die Silizium-Solarzellen, die wir auf unseren Dächern haben, sind
relativ robust.
Also die haben lange Lebzeiten und in dem Sinne, ja gut, wenn du jetzt
an einer Stelle ein bisschen rumschrubberst und dann dort vielleicht
die Siliziumzelle nicht mehr ganz so gut funktioniert, dann ist das
auch in Ordnung.
Wie alt kann mein Solarmodul werden?
Also eben dieses Silizium-Solarmodul ist relativ stabil und wird in
dem Sinne locker 30 Jahre alt, ohne dass es zu große Einschränkungen
gibt.
Was man sagt, ist so, dass ungefähr so 0,1 Prozent an Effizienz
verloren geht pro Jahr.
Und in dem Sinne ist es schon was, was man beachten muss.
Und dass es vielleicht nach 30 Jahren wirklich nicht mehr so viel
Produktion gibt.
Aber es ist wirklich sehr langlebig in dem Sinne.
Da sind eben die neuartigen Solarzellen viel anfälliger noch für die
Lebzeiten.
Und das ist genau auch eine von den großen Challenges für diese
Solarzellen.
Und wer sich heute ein Angebot machen lässt über eine Solaranlage auf
dem Dach, der bekommt in der Regel Solarmodule angeboten, die nicht
aus deutscher oder europäischer Produktion kommen.
In der Regel ist es eine asiatische Produktion.
Diese Anlagen sind einfach wesentlich günstiger.
Warum sind denn die europäischen Solarfabriken mit einem Output von
lediglich einigen hundert Megawatt jährlich so klein und daher den
internationalen Gigafabriken gegenüber so im Nachteil?
Das ist eine sehr gute Frage und es ist auch eine sehr spannende Frage
eigentlich, weil vor einigen Jahren, sagen wir ungefähr zehn Jahren,
war das noch nicht der Fall.
Und zwar war es damals wirklich so, dass da Deutschland die krasse
Vorreiterrolle hatte und wirklich in der Lage war, viel bessere
Solarmodule zu produzieren als weltweit überhaupt sichtbar und auch zu
Preisen, die viel besser waren überall im Vergleich.
Und dann war es aber so, dass das nicht mehr gefördert wurde in der
Art und dass dann eben das verkauft wurde, vor allem in den
asiatischen Raum, wie du es schon angedeutet hast.
Und in dem Sinne, dass da jetzt dort die Preise natürlich gedrückt
werden konnten ohne Ende, weil die Produktion effizienter wurde, weil
natürlich auch die Arbeitsplätze dort um einiges günstiger sind.
Für diese Standard-Siliziumzellen ist es wirklich so, dass da die
Asiaten auch einfach die Vorreiter sind und in dem Sinne auch
teilweise bessere Produkte machen wie wir.
Das Spannende wird jetzt in der Hinsicht auch politisch gesehen, wie
wir es in der Lage sind, jetzt mit den neuartigen Solarzellen damit
umzugehen, ob wir in der Lage sind, wirklich das Wissen, was wir
haben, insbesondere den Drittgenerationen-Solarzellen, dass wir das
hier in Deutschland oder in Europa halten können und dann hier auch
entsprechend die Produktion aufziehen können.
Ich glaube, das wird ganz wichtig.
Also wichtig ist da ja zunächst mal, dass wir in der Forschung ganz
vorne sind.
Und was muss dann auf gesellschaftlicher Ebene passieren, dass wir
auch in Europa produzieren können?
Was wünschst du dir?
Ich glaube, auf gesellschaftlicher Ebene muss es halt passieren, dass
es gefördert wird.
Das ist ganz klar, weil sonst schaffen wir das nicht, weil das ist
natürlich gerade am Anfang ultra teuer.
Das ist natürlich so.
Aber ich glaube eigentlich vom gesellschaftlichen Aspekt habe ich das
Gefühl, dass da auch durch Corona und auch die politische Lage im
Moment eigentlich ein sehr gutes Umdenken passiert ist im Sinne von
Hey, wir wollen das eigentlich gerne in verschiedensten Produktionen,
also sei es bei Medikamenten oder eben auch bei der Energieproduktion.
Wir wollen da ein bisschen autarer werden.
Ich denke, es ist trotzdem aber wichtig zu sehen, wir brauchen, wenn
wir Solarzellen produzieren wollen, brauchen wir diesen
internationalen Austausch.
Wir sind darauf angewiesen und es funktioniert auch gut, indem wir
Materialien von verschiedensten Ländern weltweit beziehen und dann
gemeinsam das weiterentwickeln.
Aber ich glaube, für die Produktion hier ist es ganz klar, dass wir
die Forschung vorantreiben und dann attraktive Bedingungen auch
schaffen für vielleicht neue Startups oder auch für die Firmen, die
hierbleiben wollen.
Und so kann eine wirtschaftliche Produktion gelingen.
Absolut, absolut.
Genau richtig.
Du hast uns jetzt die neuen Generationen erklärt.
Wenn wir nochmal zurückgehen auf unsere klassischen Komponenten, wo
ist denn der Unterschied zwischen einem Solarmodul und zwischen
kompletten Photovoltaiksystemen?
Wir werfen gerne mit diesen Begriffen um uns, aber gib uns doch mal
eine kleine Definition.
Eigentlich sind das verschiedene Größenordnungen, die wir da
betrachten.
Und zwar haben wir als erstes die sogenannten Solarzellen, die machen
dann das Solarmodul aus.
Und das sind dann 60 Solarzellen, die ein Modul ausmachen.
Und mehrere Module ist dann das, was wir auf unser Dach auch tun.
Und mehrere Module bilden dann so eine PV-Anlage.
Das sind so ein bisschen die Größenordnung.
Also das steigert sich in der Größenordnung.
Die Zelle, das Modul, die Anlage.
Genau richtig, ja.
Marylou, kannst du mir bitte beantworten, wie viel Prozent aller
Dächer, aller potenziellen Dachflächen in Deutschland sind denn
mittlerweile schon belegt?
Es gibt hier so eine Analyse, die durchgeführt wurde in Deutschland
und die hat ergeben, dass es eine sogenannte durchschnittliche
Photovoltaik -Sättigung von circa 11 Prozent momentan gibt.
Das ist aber voll wenig.
Ja, absolut.
Absolut ist das total wenig.
Da sollte unbedingt mehr gehen.
Und was aber ganz interessant ist, in Baden-Württemberg sind wir
ungefähr bei circa 20 Prozent, was eigentlich gar nicht so schlecht
ist im Vergleich zum Internationalen.
Ja, genau.
Im nationalen Vergleich ist das nicht so schlecht, aber da ist noch
ein großes, großes Potenzial auf jeden Fall.
Damit da noch was geht, muss ich es rechnen.
Ganz klar rechnet sich eine Solaranlage für Hausbesitzerinnen,
Hausbesitzer.
Momentan geht man davon aus, dass man ungefähr zehn Jahre hat, bis man
seine Kosten amortisiert hat.
Relativ lang, aus meiner Sicht.
Und du hast gefragt, ob sich das rentiert.
Aus meiner Sicht, ja, es rentiert sich, weil momentan auch die
Bedingungen politisch in Deutschland so sind, dass man dafür auch
teilweise sehr viele Fördergelder erhält.
Man bezahlt keine Mehrwertsteuer in diesem Jahr.
Ja, genau.
Irgendwie sowas.
Ja, also die genauen Regelungen kenne ich effektiv auch nicht.
Aber es ist wirklich, der Staat fördert das, wenn man das macht.
Und aus meiner Sicht ist es auch einfach eine schöne, einfache Art und
Weise, wie man seinen Beitrag zu einer klimaneutraleren Zukunft
leisten kann.
Was auch schön ist, ist, dass man weiß, dass man vielleicht einen
Ticken autarker ist, was vielleicht auch momentan ein Gedanke ist, den
Haushalte gerne haben.
Kann ich denn so autark werden, dass ich das Stromnetz komplett
verlassen kann?
Das ist eine gute Frage.
Ich glaube, wahrscheinlich zu Peak-Werten wäre es vielleicht harscher
auf knapp möglich.
Das Problem ist, und das ist auch ein gesellschaftliches Problem, was
wir jetzt auch zukünftig lösen müssen, ist, wir haben bei der
Solarenergie immer wieder über Mittag einen Peak.
Das heißt, dort haben wir am meisten Produktion von unserer
Solarenergie.
Was machen wir mit diesem Strom?
Weil mittags sind die meisten von uns nicht zu Hause.
Das heißt, wir können diesen Strom gar nicht nutzen.
Das heißt, es ist sehr wichtig, dass wir den einspeisen ins Netz.
Okay, wir speisen ihn ein ins Netz.
Was machen wir dort damit?
Wir müssen das irgendwie abpuffern können.
Bei den Solarmodulen ist diese Varianz über den Tag ist total
problematisch.
Und in dem Sinne müssen wir da gucken, dass wir die Stromspeicherung
wirklich vorantreiben.
Und ich glaube, da ist zum Beispiel auch das KIT-Modell.
Die sind mega gut aufgestellt mit neuen Batteriemethoden.
Also das sind noch so ein paar Sachen, wo man sich Gedanken drüber
machen muss.
Auf jeden Fall.
Aber es gibt auch schon coole Ideen.
Wenn ich jetzt als Hausbesitzerin, Hausbesitzer mich mit dem Gedanken
trage, eine Photovoltaikanlage mir auf das Dach zu machen, dann stellt
sich natürlich auch immer die Frage, wohin mit dem überschüssigen
Strom, den ich zu den richtigen Peakzeiten produzieren kann.
Ich persönlich habe mir auch ein Angebot machen lassen.
Auch ich bin interessiert daran und die Kosten waren für den Speicher
sehr, sehr hoch.
Da musste ich schon mal ein bisschen kurz schlucken.
Es werden dann auch Cloud-Lösungen angeboten.
Das heißt, ich kann den überschüssigen Strom tatsächlich abgeben ins
Stromnetz und mir zu gewissen Zeiten dann wieder zurückholen.
Aber auch diese Cloud kostet natürlich monatlich einen gewissen
Betrag.
All das muss ich gegenrechnen.
Ideal wäre natürlich ein super effizienter Speicher, der nicht allzu
viel Platz braucht und der trotzdem bezahlbar ist.
Gibt es denn sowas in absehbarer Zukunft oder gibt es das heute schon?
Und man hat es mir nur nicht angeboten.
Das, was du ansprichst, ist eben das mit diesen Peakzeiten.
Es ist total interessant, dass man da gucken muss.
Was mache ich denn mit diesem überschüssigen Strom zu gewissen Zeiten?
Dadurch, dass ich nicht aus der Batterie-Ecke komme, weiß ich nicht,
was es da spezifisch für Lösungen gibt.
Aber ich weiß, dass das KIT sehr groß mit dabei ist, was
Batterieforschung angeht.
Und da sind sicher viele gute Ideen schon auf dem Weg, um das
effizienter und vor allem auch kostengünstiger zu machen.
Ich denke, da muss man auch nicht nur auf den kleinen Haushalten
denken, sondern eben auch auf einem viel größeren Niveau.
Eben okay, ich kann das einspeisen wie in meinem System.
Okay, aber wohin geht dann der Strom auf einer größeren Landesebene
oder Bundesebene?
Da gibt es eben Länder, die zum Beispiel das Glück haben wie die
Schweiz, dass sie das in Wasserspeicher einfüttern können und dann
wieder zurückholen können.
Im Winter, wenn mehr Strombedarf ist zum Beispiel.
Das ist ein schwieriges Problem und in dem Sinne sind wir da auf gute
Forschung angewiesen.
Es ist noch einiges zu tun.
Wie du sagst, es gibt coole Ideen und die Speicher werden besser.
Wir werden insgesamt besser.
In welchen Gegenden von Deutschland lohnt es sich denn ganz besonders,
eine Solaranlage aufs Dach zu machen?
Unterscheidet sich das?
Das ist auch ganz interessant eigentlich, weil grundsätzlich fängt man
damit an, okay, ich will viel Sonne haben.
Und wenn man diese Überlegung verfolgt, dann sagt man, okay, wir gehen
in den Südwesten wahrscheinlich am besten von Deutschland oder
Südosten sogar auch.
Also Bayern oder Baden-Württemberg sind ideale Standorte.
Aber da habe ich dann vielleicht den kleinen Ort am Ende eines Tals
von Bergen umringt, ist vielleicht auch nicht ideal.
Das stimmt.
Was eher problematisch ist für die Solarzelle jetzt spezifisch ist,
dass die Temperatur, die Umgebungstemperatur, die Effizienz meiner
Solarzellen beeinflussen kann.
Je wärmer es wird, desto weniger effizient tendenziell werden die.
Also gut, eben wie ich schon gesagt habe, diese Lithium-Solarzellen
sind sehr stabil.
Das geht dann schon okay.
Aber in dem Sinne eigentlich hätte ich es am liebsten irgendwo in den
Bergen, wo es ganz kalt ist, wo ganz viel Sonne scheint.
Das wären so die idealen Bedingungen eigentlich.
Und in dem Sinne kann man schon auch recht gut argumentieren, dass man
sagt, okay, wir gehen auch in den Norden Deutschlands, weil dort viel
Wind ist, ein bisschen kühlere Temperaturen, vielleicht ein bisschen
weniger Sonne.
Aber dafür können meine Solarzellen auch sehr effizient funktionieren.
Das heißt, die Sahara wäre nicht der ideale Ort für einen Solarpark.
Ja und nein, oder?
Also man muss dort halt eben gucken, dass man irgendwie das mit dem
Kühlen hinkriegt.
Da gibt es auch viele Strategien, aber gleichzeitig eben.
Also ich meine, es ist super toll dort, weil du hast ultra viel Platz,
der nicht gebraucht wird von irgendwem anders.
Und total viel Sand, den ich runterfegen muss.
Genau, du musst den Sand runterfegen.
Das ist auch natürlich ein wesentlicher Punkt, der eher dagegen
spricht.
Aber ganz grundsätzlich habe ich halt viel Sonnenlicht, was natürlich
super ist.
Jetzt haben wir über die Gegenden gesprochen.
Welcher Haustyp, welcher Dachtyp eignet sich denn ganz besonders?
So ein Flachdach in südlicher Ausrichtung ist natürlich super.
Aber grundsätzlich eignen sich ganz viele Dächer.
Und das ist auch das, wieso wir versuchen wollen, mehr noch von diesen
dritten Generationen Solarzellen zu machen.
Mit der Idee eben, dass wir eigentlich alles von unserem Haus nutzen
können.
Dass wir auch versuchen, sogenannte Building Integrated PV zu machen.
Also dass das sozusagen in die Gebäude und Hauswände auch rein
integriert wird.
Gut, die Nordseite bringt jetzt vielleicht weniger was.
Aber so ganz grundsätzlich ist der Anspruch, den man momentan hat, so
je mehr, desto besser.
So ein bisschen, dass wir da wirklich versuchen, möglichst viel
rauszuholen aus den Flächen, die wir haben.
Weil, und das ist ja schon was, was wir gerade mit der Wüste
besprochen haben, hier in Europa ist ultra viel von unseren Flächen
schon zugestellt.
Wir wollen nicht noch mehr, sag ich jetzt mal, Wälder zerstören.
Wir wollen nicht noch mehr Fläche verbrauchen.
Genau, also das ist total das Problem, was wir hier haben in dem Sinne
für die Solarenergie.
Und deswegen geht es wirklich auch darum, zu versuchen, platzeffizient
und platzsparend das Ganze anzugehen.
Und da sind eben dieses Gebäudeintegrierte, ist ein ganz wichtiges
Konzept.
Ein anderes wichtiges Konzept, was auch vollfolgt wird, ist sogenannte
Agri -Photovoltaik, dass man versucht, entweder zum Beispiel
organische Solarzellen auf so Gewächshäuser draufzutun, dass man das
semitransparent hält oder aber eben auch wirklich in größeren Anlagen,
dass man da versucht.
Also da gibt es auch schon erste Testversuche mit Flächen, wo sonst
irgendwie eh schon Schafe irgendwie am Weiden sind, dass man dort
effektiv, vielleicht sogar symbiotisch davon profitieren kann, dass
die Solarzellen einen Schatten generieren für die Schafe, sodass die
dann da auch in Ruhe chillen können.
Meine Schafe werden nicht verjagt.
Die dürfen weiterhin grasen zwischen den Solarmodulen.
Genau, zum Beispiel.
Also dass man da wirklich versucht, einen sogenannten Win-Win zu
machen.
Und natürlich haben wir in Deutschland nicht überall den Idealfall
eines freistehenden, einem Familienhauses mit Walmdach im Südlager.
Ja, genau.
Sondern es ist ja auch oft der Klassiker, wir haben die Städte, wir
haben eine dichte Bebauung, wir haben eine enge Bebauung.
Auch in vielen Dörfern im ländlichen Bereich gibt es oft diese dichte
Bebauung, wo dann einzelne Dächer einfach rausfallen, weil eben das
Sonnenlicht nicht in ausreichender Kapazität auftrifft.
Und da wäre es absolut wünschenswert, neuartige Module zu haben, die
das Licht einfach viel, viel besser und effektiver verarbeiten können.
Das heißt, die neue Generation an Solarmodulen gibt uns die Chance,
mehr Flächen effektiver zu nutzen.
Ja, das ist genau der Punkt.
Was hältst du von diesen großen Solarparks, die wir jetzt entlang der
Autobahnen immer wieder sehen, für den Landwirt ist das natürlich
bestimmt eine ganz coole Option zu sagen, hey, ich verpachte, ich
vermiete jetzt meine Fläche für Solarmodule.
Ist es flächenfraß oder ist es eine richtig coole Idee?
Ich glaube, das wird an der Stelle sehr politisch und in dem Sinne
auch persönlich.
Also in dem Sinne möchte ich da gerne meine persönliche Meinung dazu
abgeben.
Also ich denke, es ist nicht unbedingt profitabel, dass man das so
macht oder nicht unbedingt das Beste, dass man das so macht, weil wir
halt auch sicherstellen wollen, diese Bauern, die ihre Landflechte
verpachten, die haben früher vielleicht dafür gesorgt, dass wir Milch
produziert gekriegt haben oder dass wir da Weizen angebaut haben oder
sonst irgendwelche Lebensmittel.
Und in dem Sinne, aus meiner Sicht wäre es erstrebenswert, dass wir
beides machen können, dass wir sowohl den Anbau haben können oder eben
unsere Schafe haben, die da weiden können oder was auch immer.
Aber dass wir sowohl als auch haben können.
Und in dem Sinne finde ich es immer recht schade, wenn wir jetzt
Flächen nur für Solarzellen nutzen.
Aber ich sehe schon auch, dass diese Solarparks vielleicht für einen
gewissen Zeitraum jetzt auch einfach mal nötig sind, weil wir momentan
versuchen wollen, unsere Kohlekraftwerke abzustellen.
Zum Beispiel gibt es Initiativen, die auf der Autobahn, weil du es
angedeutet hast, in diesen Schreifen, der in der Mitte von den
Autobahnen ist, dass man dort einfach auch Solarzellen hin macht.
Und wenn man da Solarzellen hinbauen würde, das würde erstens würde da
niemand darüber reklamieren.
Und zweitens ist es super, wenn wir diese Fläche dort nutzen können,
weil sie völlig ungenutzt ist.
Es gibt noch viele coole Ideen.
Absolut.
Es gibt ganz, ganz viele tolle Entwicklungen.
Wir werden effektiver, wir werden besser.
Wir arbeiten an Solarmodulen der neuesten Generation.
Marylou ist ganz vorne mit dabei.
Wenn ihr noch weitere Infos wollt, ihr findet diesen Podcast hier auf
Spotify, genauso wie unsere anderen Podcast.
Nachgefragt, wissen wie es läuft und damit auch ihr jetzt einen
Ohrwurm habt für den Rest des Tages.
Thank you, Marylou.
Es war richtig toll mit dir.
Dankeschön.
Sehr gerne.
Danke auch.
Nachgefragt, ein Podcast der Gesamtkommunikation des Karlsruher
Instituts für Technologie mit Gabi Zachmann.