Die Sonne scheint seit Menschengedenken. Und seitdem der Mensch denken kann, versucht er die Energie der Sonne zu nutzen. Bis zum Pachten von Solaranlagen war es ein langer und spannender Weg. Wir haben für Sie an dieser Stelle einige Fakten zur Geschichte der Photovoltaik zusammengestellt.
2.500 v. Chr.: Solartaschenlampe
Technische Raffinessen schreiben wir gerne der Neuzeit zu – und den „alten Ägyptern“. Tatsächlich haben diese vermutlich schon 2.500 v.Chr. die Sonne genutzt, um Licht ins Dunkel zu bringen. In den Grabkammern von Pyramiden fand man keinerlei Hinweise auf Ruß oder sonstige Rückstände von von Kerzen oder Fackeln. Das Licht zum Bemalen der prächtigen Wandbilder muss also anderweitig dorthin gekommen sein. Forscher vermuten, dass die Ägypter Sonnenlicht mit Spiegeln bis in die Kammern gelenkt haben. Dafür spricht auch, dass den Arbeitern beim Einsatz qualmender Öllampen ziemlich schnell die Luft ausgegangen wäre.
1.100 v. Chr.: Heizen im Lehmhaus
Die Pueblo-Indianer haben ihren Namen von den mehrstöckigen Häusern (Pueblos), die sie angelegt haben. Diese waren bis zu fünf Stockwerke hoch und wurden nicht nach Zufahrtswegen ausgerichtet, sondern nach dem Sonnenlauf gebaut. Weil sie den Sonnengott verehrten, war der Eingang immer nach Sonnenaufgang ausgerichtet.
Doch auch die Solarenergie verstanden sie zu nutzen: Schon um 1.100 vor Christus errichteten sie ihre Lehmhäuser so, dass alle Wohnräume im Winter die volle Sonnenstrahlung ausnutzen konnten.
Assyrische Linsen
In den Bergen Assyriens, im Städtchen Ninive, sitzt ein Handwerker und erzeugt Funken: mit einem Bergkristall. Dazu hat er Linsen aus einem Bergkristall geschliffen – so fein, dass Sonnenlicht gebündelt wird und eine hohe Temperatur entwickelt. Holzspäne und Reisig können damit deutlich leichter entzündet werden.
400 v. Chr.: Die griechische Schlacke-Heizung
Eine ganze Stadt nach den Grundsätzen solarer Architektur wurde rund 400 vor Christus gebaut – für die Flüchtlinge des Peloponnesischen Krieges. Die Stadt hieß Olynthus, lag auf der griechischen Halbinsel Chalkidiki und wurde laut Sokrates von den Stadtplanern energiesparend geplant und gebaut
Man errichtete die Häuser so an den Südhängen, dass kein Gebäude im Schatten des nächsten stand. Die Sonnenenergie wurde sogar gespeichert: Eine Anhäufung von Steinen oder Schlacke im Wohnraum diente als Wärmespeicher. Der Haufen wurde im Winter von der Sonne erwärmt. Daher blieb es drinnen länger warm – die ersten Energiesparhäuser mit solarbetriebener Nachtspeicherheizung waren erfunden.
210 v. Chr.: Antike Kriegswaffen
Archimedes (287 bis 212 vor Christus) gilt als kluger Kopf, machte er doch einige bahnbrechende naturwissenschaftliche Entdeckungen. Die Sonnenenergie soll er genutzt haben, um die römische Flotte in Brand zu stecken – indem er das Sonnenlicht in hochglanzpolierten Bronzespiegeln konzentrierte und auf die Schiffe lenkte. Das dürfte tatsächlich funktioniert haben, gilt aber unter Wissenschaftlern als Legende. Dass er den Hohlspiegel als solches entwickelt hat, gilt jedoch als wahrscheinlich.
20 v. Chr.: Der römische Wintergarten
Dass die Römer ihre Wälder zum Befeuern ihrer Fußbodenheizung abgeholzt haben, wissen wir seit unseren Recherchen über die Geschichte der Heizung. Neben Brennholz nutzten sie aber auch die Sonnenenergie. Beides, Brennholz und Sonnenkraft, kam rund 20 v. Chr. im sogenannten Heliocaminus („Sonnenofen“) zur Geltung: Große verglaste Fenster ließen wie in einem Wintergarten viel Sonnenlicht herein; der Boden wurde mit Brennholz beheizt. Genutzt wurde der Heliocaminus Archäologen zufolge vermutlich als Sauna. Die Reste eines solchen Gebäudes kann man sich heute in der Hadriansvilla in Tivoli bei Rom anschauen.
20 n. Chr.: Brennspiegel zum Feuermachen
Alle vier Jahre werden wir daran erinnert, dass schon die Griechen in Olympia Brennspiegel nutzten, um Feuer zu entfachen. Nämlich immer dann, wenn das Olympische Feuer wirkungsvoll im Olivenhain von Olympia entzündet wird. Römer, Chinesen und Inka setzten ebenfalls Brennspiegel ein, um die Sonnenenergie zu nutzen und daraus Feuer zu machen.
1.000 n. Chr.: Brennspiegel zur Destillation
Im Jahr 1.000 nach Christus gingen die Araber noch einen technologischen Schritt weiter: Sie nutzten Brennspiegel aus Damaszenerstahl, um Wasser zu destillieren.
1222: Sonnenkraft für Schmelzöfen
Ab dem 13. Jahrhundert werden auch in Europa Brennspiegel genutzt. Gelehrte entwickeln die sogenannten „Sonnenöfen“ mit Spiegeldurchmessern von rund 120 Zentimetern. Sie helfen dabei, Metalle zu schmelzen.
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln hat das einmal nachgestellt: 159 einzelne Spiegel bündelten das Sonnenlicht in einem Punkt, der so groß ist wie eine Ein-Cent-Münze. Das Sonnenlicht trifft mit 5.000-facher Kraft auf den Stahl, der bei 2.500 Grad in weniger als 15 Sekunden schmilzt.
1679: Der Porzellan-Brenner
Walter Graf von Tschirnhaus entwirft einen Parabolspiegel aus Kupferblech. Er hat zwei Meter Durchmesser und eignet sich unter anderem zur Herstellung von Porzellan.
1776: Die Hitzekiste
Der Schweizer Naturforscher de Saussure erfindet 1767 den ersten Flachkollektor. Seine Beobachtung: Ein Frühbeet wird stärker von der Sonne erwärmt, wenn deren Strahlen durch Glas eindringen, als wenn das Sonnenlicht ohne Verglasung direkt auf den Boden scheint. Daraus entwickelt er die „Hitzekiste“: Sie speichert Wärme wie in einem Gewächshaus: ausgelegt mit schwarzem Kork und abgedeckt mit mehreren Glasplatten.
Heutzutage bauen Entwicklungshelfer solche kistenartigen Sonnenöfen nach dem Vorbild de Saussures, damit Menschen in Afrika und Südamerika ohne Strom kochen und backen können.
1780: Die Entdeckung des Stroms
Bis in die Neuzeit geht es vor allem um die Nutzung der Sonnenenergie. Mit Beginn des 18. Jahrhunderts kommt der Begriff „Strom“ auf. Forscher beschäftigen sich verstärkt mit der „Electrica“. So beobachtet der italienische Mediziner Luigi Galvani 1780, dass Froschschenkel durch eine Elektrisiermaschine zu zucken beginnen. Elektrizität kann also Bewegungen auslösen.
1839: Aus Strom wird Licht
1839 schlägt die Geburtsstunde dessen, was wir heute meinen, wenn wir fragen „Was ist Photovoltaik?“: Alexandre Edmond Becquerel stößt auf den „photoelektrischen Effekt“. In seinem Labor misst er nicht nur den Strom, der zwischen zwei Elektroden fließt. Er stellt auch fest, dass der Strom bei Licht stärker fließt als im Dunkeln. Praktisch anwenden kann Becquerel seine Erkenntnisse noch nicht. Aber der Anfang ist gemacht.
1878: Die ersten Solarzellen
Rund vierzig Jahre später folgt der nächste Meilenstein in der Geschichte der Solarenergie: Der britische Physiker William Grylls Adams findet heraus, dass Selen Elektrizität produziert, wenn Sonnenlicht darauf fällt. Daraufhin werden erste Selen-Zellen gebaut. Ihr Wirkungsgrad: 1 bis 2 Prozent. Zum Vergleich: Der höchste Wirkungsgrad für eine heute im Labor hergestellte Silizium-Solarzelle liegt bei 24,7 Prozent. Klar ist, dass die Selen-Zellen zu wenig Energie produzieren, um auch nur irgendein elektrisches Teil zu bewegen. Aber der Beweis ist erbracht: Ein fester Stoff kann mithilfe von Sonnenlicht elektrische Energie produzieren.
1954: Starthilfe aus dem All
In den Fünfzigerjahren des 20. Jahrhunderts macht die Geschichte der Photovoltaik den nächsten großen Satz: Ein Forscherteam der US-amerikanischen Belle Telephone Laboratories baut 1954 die erste Solarzelle auf Basis von Silizium. Ihr Wirkungsgrad beträgt bereits 6 Prozent.
Die entscheidende Starthilfe kommt passenderweise daher, wo auch das Sonnenlicht seinen Ursprung hat: aus dem Weltall. Denn mit der aufkommenden Raumfahrttechnologie hebt die Photovoltaik-Forschung ab: Leichte, langlebige und autarke Stromzellen sind speziell in diesem Einsatzgebiet sehr gefragt.
1983: Die Halbleiterphysik kommt voran
Die 1980er bringen nicht nur im Nachhinein seltsam künstlich anmutende Kleidungstrends und Frisuren mit sich. In diesem Jahrzehnt kommt auch die Halbleiterphysik entscheidend voran. Gleichzeitig nehmen die Anwendungsmöglichkeiten von Photovoltaik-Modulen zu. Entsprechend wird die Herstellung von Solarmodulen immer günstiger und bald schon für den privaten Bereich attraktiv. Vertont wird die technologische Entwicklung von Katrina and the Waves 1983 mit dem Song „Walking on Sunshine“.
1990: Starke Förderungsprogramme
Dank Förderung durch die Bundesregierung werden immer mehr Haushalte zu unabhängigen Stromerzeugern. Während man 1990 erst noch behutsam mit dem 1.000-Dächer-Programm startet, das bis 1995 läuft, folgt um die Jahrtausendwende das deutlich ambitioniertere 100.000-Dächer-Förderprogramm. Gleichzeitig tritt das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Kraft. Es soll den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland fördern.
Aktuell sind deutschlandweit bereits rund 1,5 Millionen Photovoltaik-Anlagen installiert. Potenzial gibt es noch reichlich: Experten zufolge ist mindestens jedes fünfte Dach in Deutschland für eine Solaranlage (Photovoltaik bzw. Solarthermie) geeignet.