Inhalt des Artikels
- Inhalt
- Wer hat Solarenergie erfunden?
- Wie wurde Solarenergie früher genutzt?
- Die altertümliche Entwicklung der Solarthermie
- Die moderne Entwicklung der Solarthermie
- Die altertümliche Entwicklung der Photovoltaik
- Die moderne Entwicklung der Photovoltaik von 1990 bis 2023
- Aktuelle Statistiken zur Solarwirtschaft in Deutschland
- Zukünftige Ziele der Bundesregierung bezüglich Solarenergie
- Aktuelle Statistiken über die weltweite Nutzung von Solarenergie
- Weltweite Zukunftstrends von Solarenergie (2024+)
- Fazit
- Häufig gestellte Fragen
- Was ist Solarenergie einfach erklärt?
- Wie ist Solarenergie entstanden?
- Wann wurde die erste Solarzelle entwickelt?
- Wer erfand die erste Solarheizung?
- Für was wird Solarenergie genutzt?
- Wann wurde die erste Solaranlage in Deutschland gebaut?
- Wie können wir die Solarenergie in Zukunft verbessern?
- In welchem Land gibt es die meisten Solaranlagen?
Inhalt
In diesem Beitrag geben wir Ihnen eine Übersicht über die spannende Geschichte und Entwicklung der Solarenergie. Wir werfen einen Blick auf die Meilensteine der Solartechnologie, von ihren frühesten Anfängen aus der alten Antike bis hin zu den modernen Anwendungen von Photovoltaik und Solarthermie.
Außerdem beleuchten wir den aktuellen Stand der Solarenergie in Deutschland und weltweit mit Hilfe von aussagekräftigen Statistiken. Abschließend werfen wir einen Blick auf zukünftige Trends.
Wer hat Solarenergie erfunden?
Die Erfindung der Solarenergie als natürliche Energiequelle lässt sich nicht auf eine einzelne Person zurückführen. Denn die Nutzung von Sonnenlicht ist seit Jahrtausenden bekannt und hat sich im Laufe der Geschichte immer weiterentwickelt. Viele Wissenschaftler, Ingenieure und in der Moderne auch Firmen waren an der Entwicklung maßgeblich mitbeteiligt.
Eine der frühesten Entdeckungen im Zusammenhang mit der Solarenergie war der photovoltaische Effekt, der 1839 vom französischen Physiker Alexandre-Edmond Becquerel. Dieser Effekt legte den Grundstein für die Entwicklung von Solarzellen zur direkten Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.
Wie wurde Solarenergie früher genutzt?
Die Geschichte der Solarenergie lässt sich aus zwei verschiedenen Blickwinkeln betrachten. Aus dem Blickwinkel der Photovoltaik und aus dem Blickwinkel der Solarthermie.
Photovoltaik ist die Technologie, die Sonnenlicht durch Solarzellen direkt in elektrische Energie umwandelt. Solarthermie ist die Technologie, bei der Sonnenlicht durch den Einsatz von Solarkollektoren in Wärme umgewandelt wird.
Solarthermie wird für Warmwasser, Raumheizung und Prozesswärme genutzt, während der Strom aus der Photovoltaik vielseitig einsetzbar ist.
Kommen wir zunächst zur Entwicklung der Solarthermie:
Die altertümliche Entwicklung der Solarthermie
Die Geschichte der Solarthermie hat tiefe Wurzeln, die sogar bis in die Antike zurückreichen.
Bereits die alten Ägypter (ca. 3000 v. Chr.) nutzen die Sonnenenergie, um Wasser zu erwärmen. Wofür sie dieses Wasser verwendet haben, ist nicht abschließend geklärt. Es wird angenommen: Für Bäder oder ähnliche Zwecke.
Auch das antike Griechenland wird oft im Zusammenhang mit der Entwicklung der Solarthermie genannt. Eine bekannte Figur diesbezüglich ist der Gelehrte Archimedes von Syrakus (3. Jahrhundert v. Chr.).
Dazu direkt ein Beispiel:
Springen wir in die Zeit 1000 n. Chr. In dieser Zeit setzten arabische Gelehrte und Ingenieure ihr Wissen über Brennspiegel ein, um Wasser mithilfe der Sonnenenergie zu destillieren, was ein bemerkenswertes Beispiel für die fortgeschrittenen technologischen Errungenschaften dieser Ära darstellt.
Ein Meilenstein in der Entwicklung der Solarthermie: Die Hitzekiste von Horace-Bénédict de Saussure
Springen wir nun ein paar Jahrhunderte weiter nach vorne und schauen uns kurz folgende Schlüsselperson in der Entwicklung der Solarthermie an:
Horace-Bénédict de Saussure, ein Schweizer Naturforscher des 18. Jahrhunderts, machte eine interessante Beobachtung, als er bemerkte, dass sein Beet unter einer Glasabdeckung im Vergleich zu den unbeabdeckten Beeten stärker erwärmt wurde.
Durch diesen Zufall entdeckte er eine einfache Vorläuferversion von Solarkollektoren, die Sonnenlicht erfassen und in Wärme umwandeln.
Daraufhin baute er sogenannte Hitzekisten, bestehend aus einem schwarzen Boden und einer Abdeckung aus mehreren Glasplatten. Dadurch konnte er experiementell besser untersuchen, wie die Sonneneinstrahlung Wärme erzeugt und wie diese gespeichert werden könnte.
Horace erreichte auf diese Art hohe Temperaturen von knapp 90 Grad
Ein frühes Beispiel für Warmwassersysteme
Hier ein weiterer wichtiger Meilenstein in der Entwicklung der Solarthermie:
In den frühen Jahren des 20. Jahrhunderts erhielt der Erfinder und Ingenieur William J. Bailey das Patent für seinen „Day and Night Solar Water Heater“. Dieses System zur Wassererwärmung war ein heutzutage bekanntes und frühes Beispiel, wie Solarenergie effizient für solare Warmwassersysteme nutzbar war.
Seine Erfindung bestand darin, den Solarkollektor vom Wasserspeicher zu trennen und ein System aus Flachkollektor und Pufferspeicher zu verwenden. Dies ermöglichte es, tagsüber und auch nachts warmes Wasser zu nutzen.
Zudem erfand er 1913 die erste frostsichere Solarthermieanlage, indem er dem zirkulierenden Wasser Alkohol hinzufügte.
Es lässt sich durchaus behaupten: Baileys Erfindung kann als eine Art Prototyp von heutigen Solarwassererhitzern angesehen werden.
Die moderne Entwicklung der Solarthermie
1970er Jahre: In den 1970er Jahren begann die Solarthermie auch in Deutschland an Bedeutung zu gewinnen, angetrieben durch steigende Energiepreise und ein breiteres Umweltbewusstsein. In dieser Zeit wurden die ersten Solarkollektoren in Deutschland installiert, vor allem zur Warmwasserbereitung in Wohnhäusern.
1980er Jahre: Die 1980er Jahre waren geprägt von einer zunehmenden Verbreitung von Solarthermieanlagen, sowohl für die Warmwasserbereitung als auch für die Raumheizung. Unternehmen wie Vaillant und Wagner & Co. waren Pioniere auf diesem Gebiet und trugen zur Kommerzialisierung der Technologie bei.
1990er Jahre: In den 1990er Jahren setzte sich die Entwicklung von Solarthermieanlagen in Deutschland fort, wobei eine verbesserte Materialtechnologie und Effizienzsteigerungen zu einer breiteren Akzeptanz beitrugen. Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) von 2000 war ein bedeutender Meilenstein, da es Einspeisevergütungen für Solarthermieanlagen einführte und so den Ausbau erneuerbarer Energien förderte.
2000er Jahre: Die 2000er Jahre brachten weitere Fortschritte in der Solarthermiertechnologie, insbesondere bei Hochleistungskollektoren und thermischen Speichern. Die gesteigerte Effizienz führte zu verbesserter Wirtschaftlichkeit und einem breiteren Anwendungsspektrum. Solarthermie wurde als integraler Bestandteil nachhaltiger Energieportfolios anerkannt.
2010er Jahre: In den letzten Jahren hat die Solarthermie in Deutschland weiter an Bedeutung gewonnen, insbesondere in Verbindung mit energetischen Sanierungen von Gebäuden und der Integration in Smart Grids. Gesetze wie das Gebäudeenergiegesetz (GEG) haben den Einsatz erneuerbarer Energien im Gebäudesektor weiter vorangetrieben.
2023: Während die Entwicklung der Solarthermie stetig weiterschreitet, treten auch staatliche Fördermittel in Deutschland immer mehr in den Vordergrund. Bis zu 35% der Kosten werden vom Staat seit 2023 übernommen.
Nachdem wir nun die Entwicklung der Solarthermie durchgegangen sind, widmen wir uns als nächstes der Entwicklung der Photovoltaik:
Die altertümliche Entwicklung der Photovoltaik
Die Geschichte der Photovoltaik reicht nicht soweit zurück, wie die Geschichte der Solarthermie. Die Zeiträume der Entwicklung, die wir hier betrachten, liegen daher näher beieinander:
1839 entdeckte der französische Physiker Alexandre-Edmond Becquerel den äußeren photoelektrischen Effekt, als er feststellte, dass bestimmte Materialien bei Lichteinwirkung elektrische Ladungen erzeugen können.
Becquerel konnte den Effekt zwar nicht erklären, aber nichtsdestotrotz legte diese Entdeckung den Grundstein für die Photovoltaik.
1873 wurden vom britischen Ingenieur Willoughby Smith und dem englischen Elektroingenieur Joseph May der innere photoelektrische Effekt in festen Materialien entdeckt. Diese Entdeckung war ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung von Solarzellen.
1883 baute der amerikanische Erfinder Charles Fritts die erste Solarzelle, die auf Selen basierte und einen Wirkungsgrad von etwa 1% hatte. Obwohl diese Solarzelle noch ineffizient war, markierte sie den Beginn der kommerziellen Nutzung von Photovoltaik.
1905 veröffentlichte Albert Einstein seine berühmte Lichtquantentheroie, die den photoelektrischen Effekt erklärte und das Verständnis für die Wechselwirkung von Licht und Materie revolutionierte. Dafür gewann er den Nobelpreis.
1945 stellte Bell Labs die erste Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von bis zu 6% vor. Diese Solarzelle war ein wichtiger Druchbruch und ebnete den Weg für die Nutzung von Silizium als Hauptmaterial für Solarzellen. Diese Entwicklung hat die kommerzielle Nutzung von Solarzellen wesentlich erleichert.
1958 wurde der erste Satelit, Vanguad 1, mit Solarzellen ausgestattet, die ihn mit Strom versorgten und es ihm ermöglichten, sechs Jahre lang Signale zur Erde zu funken. Dies war ein Meilenstein in der Raumfahrt und demonstrierte die Zuverlässigkeit von Solarenergie im Weltraum. Solarzellen versorgen übrigens noch heutzutage Sateliten und Raumsonden mit Strom.
Die moderne Entwicklung der Photovoltaik von 1990 bis 2023
In den Jahren von 1990 bis 2023 erlebte die Photovoltaik eine rasante Entwicklung, begleitet von Fortschritten in Technologie, Regulierung und politischer Unterstützung zur Förderung ihrer Verbreitung. Hier eine Kurzversion davon:
Das 1000-Dächer-Programm von 1990: Dieses Programm wurde vom Deutschen Bundestag entwickelt und erlaubte es erstmalig jedem Bürger, Strom aus erneuerbaren Energiequellen ins öffentliche Netz einzuspeisen.
Ziel des Programms war es, die Installation von Photovoltaikanlagen auf tausend Dächern im ganzen Land zu unterstützen. Das Programm wurde vor dem Hintergrund der steigenden Umweltbelastung und der Notwendigkeit, den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren, eingeführt.
Durch die Installation von Photovoltaikanlagen auf privaten und öffentlichen Gebäuden sollte nicht nur sauberer Strom erzeugt werden, sondern auch das Bewusstsein für erneuerbare Energien gestärkt und die Technologie weiterentwickelt werden.
Das Stromeinspeisungsgesetz von 1991: Das Stromeinspeisungsgesetz garantierte Betreibern von Solaranlagen eine Einspeisevergütung für den in das Netz eingespeisten Strom. Das heißt: Wer überschüssigen Strom in das öffentliche Netz eingespeist hat, wurde finanziell belohnt. Allerdings war die finanzielle Vergütung noch nicht sehr hoch.
Trotzdem schuf das Stromeinspeisungsgesetz Anreize für Investitionen und trug zur Verbesserung der Technologie sowie zur Senkung der Kosten bei, was später zu einem Boom im Ausbau von Solarstromkapazitäten führte.
Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) von 2000: Mit dem EEG wurden die Einspeisevergütungen für Solarstrom drastisch erhöht und so die wirtschaftliche Attraktivität von Photovoltaikanlagen deutlich gesteigert. Später wurden die Einspeisevergütungen jedoch wieder gesenkt, um die Kosten für die Förderung erneuerbarer Energien zu reduzieren. Denn die Zahlungen an die Bürger für die Einspeisungen waren vom Staat nach einiger Zeit nicht mehr tragbar.
Aktuelle Statistiken zur Solarwirtschaft in Deutschland
Wie viel Energie wird in Deutschland durch Solarenergie erzeugt?
Im Jahr 2023 konnte Deutschland 12% des erzeugten Stroms durch Photovoltaik produzieren. Im Jahr 2022 waren es zum Vergleich nur 10,4% und im Jahr 2021 8,8%.
In 2015 wurden nur 6% des erzeugten Stroms durch Photovotaik gewonnen, also halb so viel wie in 2023. Ein beachtlicher Fortschritt.
Wo gibt es die meisten Solaranlagen in Deutschland?
In 2022 war Bayern mit 18,6 Gigawattpeak mit Abstand das Bundesland mit der meisten installierten Leistung.
Anschließend folgten die Bundesländer Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen. Berlin, Hamburg und Bremen weisen im Vergleich mit den anderen Bundesländern die geringste durch Photovoltaikanlagen erzeugte Leistung auf.
Zukünftige Ziele der Bundesregierung bezüglich Solarenergie
Die Bundesregierung plant bis 2026 einen deutlichen größeren Ausbau der Photovoltaik als bisher, es soll über 3x so viel Solarenergie zugebaut werden.
Bis 2023 soll die Gesamtleistung an Solarstrom in Deutschland, die durch Solaranlagen auf Dächern und Freiflächen installiert ist, auf 215 Gigawatt (GW) wachsen.
Als Vergleichszahl: In 2022 betrug die Leistung an Gigawatt durch Solaranlagen 66,4 GW. Ein beachtliches Wachstum also.
Des Weiteren hat die Bundesregierung mit dem sogenannten Solarpaket I, welches im August 2023 im Kabinett beschlossen wurde, ein Gesetzespaket vorbereitet, welches den Bei und Betrieb von Photoviltaikanlagen entbürokratisieren soll.
Sprich: Der Zubau soll deutlich beschleunigt werden.
Aktuelle Statistiken über die weltweite Nutzung von Solarenergie
Wo wird Solarenergie weltweit am meisten erzeugt und genutzt? Die Top 10 Länder
Deutschland war bei der installierten Photovoltaik für viele Jahre mit Abstand weit vorne. Allerdings haben wir dieser Vorreiterrolle über die Jahre abgegeben.
Länder wie die USA, Japan und China entwickeln sich inzwischen wesentlich schneller als Deutschland.
Dies wird deutlich, wenn wir uns die Photovoltaik-Leistung pro Land in Gigawatt (GW) anschauen. Hier die Top 10 Länder mit der größten Photovoltaik-Leistung im Jahr 2022:
- China: 395,9
- USA: 135,6
- Japan: 86,4
- Indien: 74,4
- Deutschland: 66,4
- Australien: 29,3
- Spanien: 25,4
- Italien: 25,1
- Brasilien: 24,9
- Südkorea: 24,3
Diese Daten basieren auf IEA PVPS, weitere Quellen dazu können Sie hier finden. Stand April 2024
Wie viel Energie wird durch Solarenergie weltweit erzeugt?
Der Trend der weltweit entwickelten Energie durch Solarenergie steigt Jahr für Jahr stetig an. Eine positive Entwicklung! Hier betrachten wir nun die weltweite Entwicklung seit 2015, gemessen in installierter Leistung der Photovoltaikanlagen in Gigawatt (GW):
- 2015: 228
- 2016: 305
- 2017: 407
- 2018: 512
- 2019: 621
- 2020: 760
- 2021: 942
- 2022: 1185
Von 2015 zu 2022 hat sich die installierte Leistung um insgesamt 419,3% erhöht.
Weltweite Zukunftstrends von Solarenergie (2024+)
Die Solarenergie gehört zu den am schnellsten wachsenden Technologien weltweit. Bereits vor 2024 hat die Solarenergie in letzten Jahren starke Fortschritte gemacht. Während die Kosten für die Solarmodule erheblich gesunken sind, hat sich auch die Effizienz immer weiter verbessert.
Das heißt bereits vor 2024 sind Solaranlagen sowohl für Privatnutzer als auch Unternehmen immer inetressanter geworden. Natürlich gibt es auch Herausforderungen, die noch bewältigt werden müssen:
Eine ganz wichtige aktuelle Herausforderung ist die Intermittenz. Diese umfasst folgendes Problem: Solaranlagen produzieren solange Strom, wie die Sonne scheint. Keine Sonne, kein Strom.
Hier eine kurze Zusammenfassung der zukünftigen Trends rund um die Solarenergie:
- Weitere Kostensenkung von Solarmodulen
- Weitere Effizienzsteigerung von Solarzellen
- Mehr Flexibilität (Stromgewinnung auch bei Wolken oder Dunkelheit)
- Die Erschließung neuer Flächen, wie z. B. schwimmende Photovoltaik
- Solarmodule werden noch umweltfreundlicher als sie aktuell schon sind
- Dezentralisierung (mehr Privatnutzung)
Fazit
Die Geschichte und Entwicklung der Solarenergie hat eine faszinierende Reise hinter sich. Von ihren bescheidenen Anfängen als alternative Energiequelle bis hin zu einer der vielversprechendsten Lösungen für die Energiewende hat die Solarenergie eine bemerkenswerte Entwicklung durchlaufen.
Durch kontinuierliche technologische Fortschritte, verbesserte Effizienz und kostensenkende Maßnahmen hat sich die Solarindustrie zu einem der wichtigsten Akteure im globalen Energiesektor entwickelt. Ihr Potenzial, saubere und nachhaltige Energie bereitzustellen, ist enorm und wird weiterhin dazu beitragen, eine grünere Zukunft für kommende Generationen zu gestalten.
Häufig gestellte Fragen
Was ist Solarenergie einfach erklärt?
Solarenergie bezieht sich auf die Energie der Sonne, die wir auf verschiedene Arten und Weisen nutzbar machen können.
Die sogenannte Solarthermie nutzt Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme, während die Photovoltaik das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt.
Solarenergie ist eine saubere und erneuerbare Energiequelle, die sie keine schädlichen Emissionen verursacht und nahezu unbegrenzt zur Verfügung steht.
Wie ist Solarenergie entstanden?
Solarenergie ist das Ergebnis eines natürlichen Prozesses, bei dem die Sonne Licht und Wärme in den Weltraum abstrahlt.
Diese Energie gelangt zur Erde und kann auf verschiedene Weisen genutzt werden. Sie wird beispielsweise von Pflanzen über den Prozess der Photosynthese genutzt, um Nahrung zu produzieren.
Menschen haben schließlich Methoden entwickelt, um diese Sonnenenergie direkt zu nutzen, indem sie Solaranlagen gebaut haben, die das Sonnenlicht in elektrische Energie (Photovoltaik) oder Wärme (Solarthermie) umwandeln.
In diesem Sinne ist Solarenergie das Produkt des natürlichen Prozesses der Sonne kombiniert mitder technologischen Innovationen der Menschheit.
Wann wurde die erste Solarzelle entwickelt?
1954 entwickelten Wissenschaftler der Bell Laboratories in den USA die erste effiziente Solarzelle aus Silizium mit einem Wirkungsgrad von etwa 6 %. Diese Meilenstein legte den Grundstein für die moderne Photovoltaik und markierte den Beginn der kommerziellen Nutzung von Solarzellen zur Stromerzeugung. Vorher, im Jahr 1883, hatte der amerikanische Erfinder Charlets Fritts eine frühe Form der Solarzelle aus Selen geschaffen, aber mit einem geringeren Wirkungsgrad von nur etwa 1 %. Trotzdem war dieser Schritt wichtig für die Entwicklung der Photovoltaiktechnologie. Frühere Experimente und Forschungen auf diesem Gebiet waren oft rudimentär und führten nicht zu praktischen Anwendungen.
Wer erfand die erste Solarheizung?
Die Erfindung der ersten Solarheizung ist nicht auf eine einzelne Person zurückzuführen. Ein früher Vorläufer der ersten modernen Solarheizung war das von Horace de Saussure im Jahr 1767 entwickelte „Sonnenfalle“-Konzept, das Sonnenstrahlen einfing und Wärme im Inneren einer isolierten Kiste speicherte. Auch die Erfindung der ersten modernen Solarheizung wird nicht auf eine einzelne Person zurückgeführt, sondern auf die fortlaufende Arbeit und Innovation vieler Ingenieure und Wissenschaftler im Laufe der Zeit. In den 1890er Jahren wurden verschiedene Systeme entwickelt, die Solarenergie nutzten, um Wasser oder Luft zu erwärmen und Gebäude zu beheizen. Ein früher Pionier auf diesem Gebiet war William H. T. Odell, der im Jahr 1891 ein solches System entwickelte.
Für was wird Solarenergie genutzt?
Solarenergie kann für viele verschiedene Zwecke genutzt werden:
- Stromerzeugung (Photovoltaik)
- Warmwasserbereitung (Solarthermie)
- Heizung und Raumklimatisierung
- Beleuchtung
- Trinkwasserversorgung
Wann wurde die erste Solaranlage in Deutschland gebaut?
Die erste moderne Solaranlage in Deutschland wurde 1958 von der Firma “Gesellschaft für Solartechnik” (später unter dem Namen SOLVIS GmbH) gebaut. Diese erste Anlage war eine Solarthermieanlage zur Warmwasserbereitung, welche in Hamburg auf dem Dach eines Wohnhauses installiert wurde. Wie so oft ist nun nicht ganz klar, ob das nun wirklich auch die allererste Solaranlage war, die in Deutschland gebaut wurde, allerdings galt sie zumindest als eine der ersten ihrer Art.
Wie können wir die Solarenergie in Zukunft verbessern?
So kann die Solarenergie in Zukunft verbesser werden:
- Kostensenkung von Solarmodulen
- Steigerung der Effizienz von Solarzellen
- Entwicklung von Technologien zur flexibleren Stromerzeugung auch bei Wolken oder Dunkelheit
- Erforschung und Umsetzung neuer Flächenerschließungsmöglichkeiten wie schwimmende Photovoltaik
- Weiterentwicklung zu sogar noch umweltfreundlicheren Solarmodulen
- Förderung der Dezentralisierung der Energieerzeugung durch verstärkte Privatnutzung von Solarenergie
- Investition in Solarenergie
In welchem Land gibt es die meisten Solaranlagen?
Die meisten Solaranlagen weltweit gibt es in China.
