Forscher verzeichnen seit den 1980er Jahren einen Anstieg von Solarstrahlung und Temperaturen in Europa. Beides beeinflusst die Effizienz von Solarmodulen. Während eine höhere Solarstrahlung zu höheren Erträgen führt, bewirken hohe Lufttemperaturen das Gegenteil.
Wer seit 30 Jahren eine Photovoltaikanlage betreibt, kann mitunter über die Jahre steigende Stromerträge verzeichnen. Der Grund: Die Sonne strahlt stärker auf die Erdoberfläche. Seit 1985 besteht der Trend, belegen Daten des Deutschen Wetterdienstes. Bis 2010 hat sich die Sonnenstrahlung in Deutschland um rund zehn Prozent erhöht, haben Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesystem und von der ETH Zürich analysiert. Dieser Anstieg hat aber nichts mit der Sonne zu tun. Es ist heute in ganz Europa sonniger, weil die Luft sauberer geworden ist, erklären die Wissenschaftler.
Weniger Luftverschmutzung bedeutet mehr direkte Sonnenstrahlung
Im 20. Jahrhundert nahm die Zahl der Automobile rasch zu. Die Bevölkerung wuchs. Neue Wohnungen wurden gebaut und mit Kohle, Gas und Öl beheizt. Den wachsenden Stromverbrauch deckten zu einem erheblichen Teil Kohle- und Gaskraftwerke. Die Folge: eine höhere Luftverschmutzung. Dies führte zu mehr Wolkenbildung und verringerte die Stunden mit direkter Sonnenstrahlung. Dank Filtern in Kraftwerken, Katalysatoren in Automobilen und eine größeren Effizienz bei Heizanlagen liegt die Luftverschmutzung heute wieder auf dem Niveau wie vor dem Zweiten Weltkrieg. So lassen sich heute höhrere Solarstromerträge erwirtschaften als noch vor 30 Jahren.
Die Luftverschmutzung hat sich in den vergangenen 15 Jahren noch weiter verringert. Trotzdem hat sich die Stromausbeute von PV-Anlagen nicht mehr sonderlich erhöht und wird es wohl auch nicht weiter, selbst wenn die Luft noch sauberer wird. Denn der Leistung von Solarmodulen wirkt ein anderer Faktor entgegen: höhere Lufttemperaturen. Die Luft kann die Solarmodule kühlen, die sich infolge der Stromproduktion erwärmen. Das ist wichtig, denn der Wirkungsgrad von Solarmodulen hängt von ihrer Temperatur ab. Je heißer sie sind, desto weniger leisten sie. Ihre auf dem Typenschild angegebene Nennleistung wird bei 25 Grad Celsius gemessen – das ist ein Faktor der sogenannten Standardtestbedingungen. Sind die Module wärmer, verringert sich ihr Wirkungsgrad: bei heutigen Fabrikaten mit jedem Grad mehr bei um 0,3 bis 0,4 Prozent. Erwärmt sich ein Modul beispielsweise auf im Sommer zur Mittagszeit durchaus übliche 60 Grad Celsius, sinkt ihre Effizienz um mehr als 10 Prozent.
Höhere Lufttemperaturen kompensieren Vorteil durch höhrere Solarstrahlung
Im Zuge des Klimawandels haben sich die durchschnittlichen Temperaturen in der Atmosphäre und den Ozeanen bereits um 1,5 Grad erwärmt. Erreicht die Erderwärmung zwei Grad Celsius, werden in Deutschland um drei Grad höhere Lufttemperaturen erwartet; in Nordeuropa können es bis zu fünf Grad mehr sein. Wissenschaftler vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme erwarten, dass die höheren Lufttemperaturen die positiven Effekte einer weiter zunehmenden Solarstrahlung kompensieren. Die zu erwartenden Erträge von Photovoltaikanlagen pro Kilowatt Solarleistung sollten damit in den nächsten 30 Jahren auf dem Niveau von heute bleiben.
Der Klimawandel birgt aber eine nicht zu unterschätzende Gefahr für Photovoltaikanlagen: Häufigere und stärkere Unwetter können Anlagen beschädigen. Der Weltklimarat IPCC rechnet mit einer Zunahme von starken Niederschlägen, Überschwemmungen und schweren Stürmen in Mitteleuropa. Die Lösung wären robustere Systeme, die sehr hohen Windlasten standhalten oder deren Leistungselektronik bei einer Überschwemmung auch eine gewisse Zeit im Wasser ohne Szitchaden überdauert.
Fazit
Die Luft ist in Europa in den vergangenen Jahrzehnten deutlich sauberer geworden. Dadurch hat sich die Solarstrahlung auf die Erdoberfläche erhöht und Photovoltaikanlagen können höhere Erträge erzielen. Die zunehmende Erderwärmung wirkt diesem positiven Effekt aber entgegen. Denn je wärmer es ist, desto weniger leisten Solarmodule.
