Aerosole blocken Sonnenlicht: Solarstrom wird durch Kohlekraft-Abgase enorm verringert
Aerosole blocken SonnenlichtSolarstrom wird durch Kohlekraft-Abgase enorm verringert
Weltweit wird massiv in saubere Energie investiert, doch die Wirksamkeit ist geringer als gedacht: Winzige Schwebeteilchen in der Luft verringern die Leistung von Solaranlagen deutlich. Besonders stark ist der Effekt, wenn die Anlagen in der Nähe von Kohlekraftwerken stehen.
Wenn Solaranlagen in der Nähe von Kohlekraftwerken installiert sind, kann das unerwünschte Effekte haben: Abgase aus der Verbrennung von Kohle zur Stromerzeugung verringern laut einer aktuellen Studie die von Solarzellen generierte Menge Strom. Ein Forschungsteam um Rui Song von der britischen Universität Oxford beziffern im Fachjournal „Nature Sustainability“ die Reduktion durch Aerosole (Schwebeteilchen) im Jahr 2023 auf weltweit 5,8 Prozent. Zumindest in China stammt ein erheblicher Teil der Aerosole aus Kohlekraftwerken. Von 2017 bis 2023 machte die durch Aerosole verringerte Solarstromproduktion demnach weltweit fast ein Drittel des jährlichen Ausbaus der Solarzellenkapazität aus.
„Wir beobachten eine rasante globale Expansion der erneuerbaren Energien, doch die Wirksamkeit dieser Energiewende ist geringer, als oft angenommen wird“, wird Song in einer Mitteilung seiner Universität zitiert. Zwar war bekannt, dass Aerosole die Menge der Sonneneinstrahlung auf Photovoltaikmodule reduzieren, indem sie das Sonnenlicht streuen und aufnehmen. Doch dazu, wie groß dieser Effekt ist und in welchem Ausmaß Kohlekraftwerke daran beteiligt sind, gab es bisher nur grobe Schätzungen.
Satelliten suchen nach Solarmodulen
Um einen Überblick über die globalen Flächen von Solarzellen zu bekommen, ließen Song und Kollegen eine Anwendung mit maschinellem Lernen Bilder des Satelliten Sentinel-2 nach Solarmodulen absuchen. Die Ergebnisse wurden mit der KI-Software „Segment Anything Model“ (SAM) verfeinert und mit bestehenden Verzeichnissen und weiteren Datensätzen abgeglichen. Auf diese Weise entstand eine globale Datenbank mit 140.945 Solaranlagen und recht genauen Schätzungen ihrer Fläche und Kapazitäten. Die Standorte verknüpften die Forscher schließlich mit Daten zur Höhe, zum Wetter und zu Aerosolen aus der NASA-Datenbank Merra-2.
Im Ergebnis büßten die Solaranlagen weltweit rund 27 Prozent der Stromerzeugung ein, die unter optimalen Bedingungen möglich gewesen wäre. Davon entfielen 32 Prozent auf Wolken und knapp 6 Prozent auf Aerosole. Der Aerosolanteil an der verringerten Solarstromproduktion ist allerdings in verschiedenen Teilen der Welt unterschiedlich hoch. Am höchsten ist er in Pakistan (15 Prozent), Indien (10 Prozent) und in den Vereinigten Arabischen Emiraten (9 Prozent). Am niedrigsten ist dieser Wert in Chile, Mexiko und Australien (alle rund 2 Prozent). Deutschland liegt mit knapp 5 Prozent im Mittelfeld, aber unterhalb des globalen Mittels.
Starker Ausbau von Kohle und Sonne gleichzeitig
In China beträgt die Reduktion der Solarstromerzeugung durch Aerosole knapp 8 Prozent. Doch weil das Land 2023 mit 794 Milliarden Kilowattstunden knapp 42 Prozent des globalen Solarstroms erzeugt hat, fallen auch die Verluste – 61 Milliarden Kilowattstunden – besonders hoch aus. Sie machen mehr als die Hälfte der weltweiten Verluste durch Aerosole aus.
Für China ermittelten die Forscher zudem den Anteil, den Kohlekraftwerke an den Aerosolen haben, nämlich durch die Emission von Feinstaub, Schwefel- und Stickoxiden: Sie kamen auf 29 Prozent. „Da Kohle- und Solarenergie parallel ausgebaut werden, verändern die Emissionen die Strahlungsumgebung und beeinträchtigen dadurch direkt die Leistungsfähigkeit der Solarstromerzeugung“, sagt Song im Hinblick auf die Situation in China.
Regionale Unterschiede
In den USA ist der Stromverlust durch Aerosole mit 3 Prozent deutlich geringer als in China. Den Studienautoren zufolge liegt das daran, dass Solaranlagen und Kohlekraftwerke dort durchschnittlich mehr als 100 Kilometer voneinander entfernt sind, während dieser Abstand in China nur etwa 20 bis 30 Kilometer beträgt.
Myles Allen von der University of Oxford, der nicht an der Studie beteiligt war, führt die immer noch umfangreiche Kohleverstromung darauf zurück, dass sie günstig zu sein scheint. „Wie diese Studie aufzeigt, liegt dies daran, dass die tatsächlichen Kosten verschleiert bleiben“, betont er.
