Solarenergie in extremen Klimazonen: Herausforderungen und Lösungen

Extreme Klimazonen können sowohl kalte wie auch warme Zonen mit unterschiedlicher Feuchtigkeit sein. Angesichts des fortschreitenden Klimawandels und den damit einhergehenden Temperaturerhöhungen beschränkten wir uns im Folgenden auf extrem warmen Klimazonen. Durch die bisherige und die voraussichtlich weiter ansteigende Klimaerwärmung werden bereits heute viele Regionen vor besondere Herausforderungen gestellt. Jährlich werden Temperaturrekorde gemessen und für viele Menschen bedeutet dies eine komplette Lebensumstellung. Das Jahr 2023 war das Jahr der Temperaturrekorde und insgesamt lag die Temperatur 1,18 Grad Celsius über dem Durchschnitt des 20. Jahrhunderts. Die Auswirkungen waren der niedrigste Stand des Antarktischen Meereseises im Jahr 2023 seit Beginn der Aufzeichnungen, eine Gletscherschmelze in Nordamerika und Europa, wobei die Gletscher in der Schweiz alleine in den Jahren 2022 und 2023 zehn Prozent ihres verbleibenden Volumens verloren haben. Zudem wurden überall auf der Welt ganze Regionen von Bränden, Überschwemmungen und erheblicher Hitze heimgesucht, was sich auch auf die Nahrungssicherheit sowie auf die Bevölkerungsverlagerung ausgewirkt hat. Mit etwa 40 Prozent hat die Energiegewinnung einen Löwenanteil am jährlichen CO2-Ausstoß. Sie ist also maßgeblich am Klimawandel beteiligt.

Einleitung: Die Bedeutung von Solarenergie in extremen Klimazonen

Gerade in den extrem warmen Klimazonen spielt die Solarenergie eine entscheidende Rolle. Die Sonneneinstrahlung ist in diesen Zonen besonders direkt, intensiv und konstant. Als Opfer des Klimawandels sind diese Regionen in besonderem Maße auf Energie angewiesen, um beispielsweise die Temperaturen in Räumen zu senken. Der Nachteil dieser Regionen kann durch die Gewinnung von Solarenergie vorteilhaft genutzt werden, da sich Solarenergie in extremen Klimazonen sehr gut zur Stromerzeugung nutzen lässt. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, dass Solaranlagen auch in Polarregionen ein gutes Mittel zur Energiegewinnung sind, da so auch entlegene Regionen, die nicht über eine zentrale Stromversorgung verfügen, über Inselanlagen mit Strom versorgt werden können.

Herausforderungen der Solarenergie in heißen Wüstenregionen

Viele Menschen bringen Solarenergie in der Regel mit warmen Gebieten in Verbindung. Immer wieder ist beispielsweise die Rede von großen Solarplantagen in Wüsten, die man errichten müsste, um die Energiewende zu beschleunigen. Es ist allerdings tatsächlich so, dass Solarmodule in kalten Regionen besser funktionieren als in warmen.

In Wüsten stehen die Planer von Solaranlagen vor unterschiedlichen Herausforderungen. Hitze hat beispielsweise einen negativen Einfluss auf die Effizienz und die Lebensdauer von Solaranlagenkomponenten. Zudem sind Wüsten staubig und sandig, sodass die Solarmodule ständig gereinigt werden müssen, weil ansonsten die Leistungsfähigkeit der Anlagen beeinträchtigt ist. Ein weiterer Knackpunkt ist die Korrosionsbeständigkeit von Metallteilen. Trockene Luft und Sand können zu Korrosionen führen und Metallelemente müssen daher besonders korrosionsbeständig sein. Die Widerstandsfähigkeit von Solarsystemen wird in Wüsten also auf eine besonders harte Probe gestellt. Hinzu kommt ein gesteigerter Wasserbedarf zur Kühlung von Solarkraftwerken und eine kompliziertere Infrastruktur und Logistik durch die Installation der Anlagen in abgelegenen Gebieten. Auch Wüstenstürme machen Solaranlagen das Leben schwer, sodass die Anlagen an extreme Wetterbedingungen angepasst sein müssen.

Fallstudien: Erfolgreiche Solarprojekte in extremen Klimazonen

Ein gelungenes Beispiel einer Wüstenanlage bietet der Solarkomplex „Noor“ in der marokkanischen Wüste Ouarzazate. Die Anlage produziert auf einer Fläche von etwa 3.000 Hektar ausreichend Strom, um 1,3 Millionen Menschen zu versorgen. Sie ist ein Beispiel dafür, dass Solaranlagen in großem Umfang auch in extremen Klimaregionen funktionieren. Neben der erfolgreichen Stromproduktion ist die Anlage ebenfalls ein großer Erfolg, wenn man die Reduzierung der CO2-Emmissionen in die Gesamtrechnung mit einbezieht.

Zukunftsperspektiven: Forschung und Entwicklung für widerstandsfähige Solarsysteme

Insgesamt herrscht Einigkeit darüber, dass die Solarenergie auch in Zukunft einen sehr wichtigen und nachhaltigen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs leisten wird. Die Steigerung der Effizienz der Module und die Entwicklung widerstandsfähiger und robuster Materialien sind die Kernelemente zukünftiger Solarsysteme. Zudem werden flexible Module den Einsatz auf nahezu jeder Fläche ermöglichen. Hinzu kommt die rasante Entwicklung im Batteriespeichersegment. Auch Batteriespeicher werden immer leistungsfähiger und auf den Einsatz in extremen Klimaregionen hin entwickelt. Überschüssiger Solarstrom kann auf diese Weise gespeichert und die gesamte Stromversorgung dementsprechend optimiert werden.