Die Geschichte der Solarenergie
Die alten Ägypter nutzten die Sonne aktiv, sie setzten intelligent positionierte Spiegel ein um mit Hilfe des Sonnenlichts dunkle Räume zu erhellen. Durch die engen Beziehungen der Ägypter zu den Griechen verbreitete sich in der Antike auch die Technik, Wasser mithilfe gebogener Parabolspiegel zu erhitzen. Archimedes nutzte dieses Prinzip um eine seiner spektakulärsten Kriegsmaschinerien zu entwerfen. Mithilfe der Strahlenbündelung und zahlreichen Hohlspiegeln wurden feindliche Schiffe in Brand gesetzt. Angeblich wurde bei der Belagerung von Syrakus auf diese Weise eine ganze römische Flotte versenkt. Das MIT hat 2009 einen Versuch dazu durchgeführt und nachgewiesen, dass die Technik zumindest grundlegend funktioniert.
Die Geschichte der Photovoltaik reicht ins 18. Jahrhundert zurück. 1839 erreichte die Solarenergie ihren ersten Meilenstein, als Edmond Becquerel den Photovoltaikeffekt (PV) entdeckte und mit nur 19 Jahren zum „Vater der Solarenergie“ wurde. Der Begriff „Photovoltaik“ kommt aus dem Griechischen, bedeutet so viel wie „Licht-Elektrizität“. Durch Sonneneinstrahlung auf bestimmte Materialien wird elektrischer Strom erzeugt. Stromerzeugende Solaranlagen werden als Photovoltaikanlage (kurz PV-Anlage) bezeichnet.
Ende des 18.Jahrhundert erfand Schweizer Naturforscher und Botaniker Horace Bénédict de Saussure den ersten Sonnenkollektor, im Prinzip schon einen Flachkollektor mit Glasabdeckung, wie wir ihn heute kennen, der schon eine Temperatur von über 80°C erreichen konnte.
Im Jahr 1881 entwickelte der amerikanische Erfinder Charles Fritts das erste kommerzielle Solarmodul, das auch schon bei diffusem Tageslicht ohne direkte Sonneneinstrahlung konstant arbeitete. Fritts orientierte sich an den Erkenntnissen von Becquerel. Die Solarzelle bestand aus dem Halbleiter Selen, war aber mit einem Wirkungsgrad von ein bis zwei Prozent nicht besonders effektiv.
Heinrich Hertz entdeckt im Jahr 1887 den photoelektrischen Effekt, von Philipp Lenard wurde dieser im Jahr 1900 näher untersucht.
Einen photoelektrischen Effekt stellten verschiedene Forschende auf diversen Materialien fest.
Strom floss stärker, wenn eine Vorrichtung mit Licht bestrahlt wurde. Physikalisch erklären konnte man diesen Effekt noch nicht – das tat später Albert Einstein, der im Jahr 1921 für seine Lichtquantentheorie den Nobelpreis für Physik erhielt.
Erfindungen, die aus Sonnenlicht elektrische Energie erzeugten, gab es schon vorher, aber die erste funktionierende Solarzelle zur Stromerzeugung wurde am 25. April 1954 der Öffentlichkeit vorgestellt – und zwar durch die Bell-Laboratories in den USA.
Die Erfinder Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson (2008 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen) waren die Köpfe hinter der Silizium-Solarzelle bei Bell Labs USA. Sie galt zwar als erstes praktisches Gerät zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität, war aber für die meisten Menschen unerschwinglich.
1982 wurde die erste Photovoltaik-Anlage Europas im sonnigen Tessin an das öffentliche Stromnetz angeschlossen und diese älteste netzgebundene Fotovoltaik-Anlage mit fast 300 PV-Modulen und fast 500 Quadratmeter Fläche läuft heute noch – fast so gut wie damals.
1983 wurde das erste Photovoltaik(PV)-Großkraftwerk Deutschlands auf der nordfriesischen Insel Pellworm errichtet. Damals war Photovoltaik (PV) noch eine neue und teure Technologie mit verhältnismäßig geringem Wirkungsgrad. Heute ist unsere größte Solaranlage der Solarpark Weesow-Willmersdorf. Nördlich der Stadt Werneuchen, Landkreis Barnim, in Brandenburg, hat die EnBW zum Jahresende 2020 ihren derzeit größten Solarpark mit einer Leistung von rund 187 MW ans Netz genommen. Das Solarprojekt wurde als erstes PV-Großprojekt ohne EEG-Förderung umgesetzt.
Seit der Erfindung der Halbleiter-Solarzelle 1954 wurde die Photovoltaik-Leistung von Solarmodulen pro Quadratmeter stetig verbessert. Allein im 21. Jahrhundert ist sie für Standard-Silizium-Solarmodule von 154 Wp/m² im Jahr 2000 auf einen Wert von durchschnittlich 226 Wp/m² im Jahr 2025 gestiegen.
Wie diese enorme Effizienzsteigerung technisch geschafft wurde behandeln wir in einem der nächsten Newsletter!
Nun aber erst einmal zu einer weiteren Energiequelle:
Die Geschichte der Windenergie
Bereits 5.000 v. Chr. nutzten Menschen Windenergie, um Schiffe auf dem Nil anzutreiben. Um 200 v. Chr. kamen in China einfache windbetriebene Wasserpumpen zum Einsatz, und in Persien und im Nahen Osten mahlten Windmühlen mit geflochtenen Schilfblättern Getreide. Das älteste bekannte Windrad stammt aus dem antiken Persien und wurde etwa 2000 vor Christus gebaut. In Deutschland reichen die ersten Windmühlen auf mechanischer Basis ins Mittelalter zurück, während die moderne elektrische Windturbine erst in den 1970er Jahren entwickelt wurde.
Die erste belegte windbetriebene Anlage zur Stromerzeugung errichtete 1883 der österreichische Ingenieur Josef Friedländer anlässlich der Internationalen Elektrizitätsausstellung 1883, sie stand im Eingangsbereich des Ausstellungsgeländes vor der Rotunde im Wiener Prater.
James Blyth (1839-1906) träumte von einer Zukunft, in der jedes Haus durch eine Windkraftanlage beleuchtet würde, und argumentierte, dass Windenergie gut für die Umwelt und billiger als fossile Brennstoffe sei. Im Juli 1887 erstellte er in Glasgow die erste Turbine zur Erzeugung von Strom aus Windenergie. Indem er halbierte Fässer an lange Holzarme schnallte , gelang es ihm, eine Turbine zu bauen, die starken Winden, die herkömmlichen Windmühlen Probleme bereiteten, deutlich standhielt. Blyth ließ seinen Entwurf 1891 patentieren, und 1895 wurde in einer Anstalt ein Exemplar als Notstromaggregat gebaut. Blyth gilt als einer der ersten, die Elektrizität mittels Windkraft erzeugten, er speiste damit Blei-Akkumulatoren.
Die Geschichte der Windkraftnutzung zur Stromerzeugung beginnt im 19. Jahrhundert mit dem amerikanischen Gründer der Elektrizitätswirtschaft Charles F. Brush (1849–1929). Seine Windturbine in Cleveland 1888 bestand aus einem fächerförmigen Rad mit 144 Zedernholzblättern. Ein Flaschenzugsystem verband das Rad mit einem Dynamo, sodass jede Radumdrehung den Dynamo aktivierte und Strom erzeugte, der durch zwölf Batterien in Brushs Keller floss.
Bill Heronemus (1920-2002) ist weltweit als „Vater der modernen Windkraft“ bekannt und Erfinder der Windturbinenanlage, des Windschiffs, des Windofens und der Offshore-Wasserstoffflotte. Ihm werden allgemein die Erfindung der heute weit verbreiteten Begriffe „Windpark“, „Windwelle“ und „Windsmith“ zugeschrieben.
Die Wurzeln für den ersten Boom der Windkraft in modernen Zeiten liegen aber in Dänemark. Hier entwickelten Ingenieure wie Johannes Juul in den 1950er-Jahren das „dänische Design“, bestehend aus drei Flügeln, einem Getriebe und einem Generator, der den produzierten Strom direkt ins Netz einspeiste.
1987 geht der erste deutsche Windpark ans Stromnetz. Uwe Barschel reist am 24. August 1987 in die kleine Gemeinde Kaiser-Wilhem-Koog an der Elbmündung, um persönlich den Hebel umzulegen.
Die größten Windräder, derzeit mit einer Nabenhöhe von 148 Metern und einem Rotordurchmesser von 150 Metern sind die Vestas V150 (Gesamthöhe von 223 Meter). Mit ihrer Größe schaffen die Anlagen eine jährliche Nennleistung von jeweils 5,6 MW – so ein hoher Stromertrag aus nur einer einzigen Windanlage war noch vor zehn Jahren kaum denkbar.
Das größte Windrad Deutschlands entsteht derzeit in der Lausitz.