Morgenstadt - wie wir morgen leben

Verfügbarkeit von 80 bis 90 Prozent bezogen auf die Nennleistung der Module, inklusive aller Verluste durch die tatsächliche Betriebstemperatur, die variablen Einstrahlungsbedingungen, Verschmutzung und Leitungswiderstände sowie Wandlungsverluste des Wechselrichters.
    So kommt es, dass die Dachfläche eines Einfamilienhauses ausreicht, um den Jahresstrombedarf einer Familie in Summe über Solarzellen zu erzeugen. Bei Wohnanlagen oder Hochhäusern reicht die Dachfläche für die Versorgung mit Solarstrom meist nicht mehr aus: „Bei vier Geschossen liegt heute die Grenze“, sagt Sebastian Herkel. Dann muss der zusätzliche Strom aus anderen Quellen kommen, insbesondere aus Blockheizkraftwerken im Haus oder Quartier und zum Teil aus Kraftwerken außerhalb derStadt. In der Morgenstadt werden dies neben Wind in erster Linie Gas-und-Dampfkraftwerke mit sehr hohem Wirkungsgrad sein; sie arbeiten mit Erd- oder Biogas und lassen sich schnell und flexibel regeln, also dem Strombedarf anpassen. Allen Lösungen ist gemeinsam, dass sie auf die nicht gleichmäßig verfügbaren erneuerbaren Energiequellen reagieren können und auch Wärme für warmes Wasser und zum Heizen bereitstellen.
    Gerade in Großstädten können die PV-Module neben der Erzeugung von Solarstrom auch noch andere Aufgaben wahrnehmen: Sie können die Fassade vor Regen und Wind schützen und als hochwertige Bauelemente das ästhetische Erscheinungsbild prägen. In heißen Klimata kann man sie zusätzlich als Schattenspender benutzen, um die Erwärmung der Innenräume zu mindern. Auch halbtransparente Solarzellen können dabei eine Rolle spielen. PV-Fassaden- bzw. Dachelemente, die in Mehrscheiben-Isolierglastechnik aufgebaut sind, besitzen sogar schalldämmende Eigenschaften, die jedoch nicht vom PV-Modul herrühren, sondern von den Trägerelementen.
    Derartige multifunktionale Solarzellen, die sich ins Gebäude integrieren lassen, erforschen und bewerten Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES in Kassel. „Es lassen sich sogar noch weitere Funktionen mit Solarzellen verbinden“, sagt Dr. Norbert Henze. „So können geeignet gestaltete PV-Module vor elektromagnetischer Strahlung schützen. Das ist beispielsweise wichtig zur Abschirmung besonders elektrosensibler Bereiche in Krankenhäusern, Computerzentralen von Banken, Polizei, Forschungseinrichtungen sowie Flughafengebäuden.“ Selbst Aufgaben, die man normalerweise nicht mit Solarzellen in Verbindung bringt, ließen sich damit koppeln: So könnten entsprechend konstruierte Module als flächige Antennen für Handynetze dienen.
    „Bislang ist vielen Herstellern nicht bewusst, dass solche zusätzlichen Möglichkeiten die Akzeptanz und Verbreitung von PV-Modulen erhöhen können“, sagt Henze. „Damit man in der Morgenstadt alle Optionen ausnutzen kann, müssten allerdings Architekten bzw. Bautechniker und Energiespezialisten besser zusammenarbeiten.“
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    Was die Versorgung der Morgenstadt mit Windstrom betrifft, ist die Lage nicht so vorteilhaft wie bei der Sonne: „In Städten gibt es in der Regel keine ausreichenden Windverhältnisse, die man dafür ausnutzen kann“, sagt Dr. Kurt Rohrig vom IWES. „Neben zu niedrigen Windgeschwindigkeiten herrschen dort auch Turbulenzen, die sich zum Antrieb von Windrädern nicht eignen. Hinzu kommt, dass gerade Standorte in Städten für eventuelle Belästigungen durch Geräusche, Schwingungen oder Schattenwurf besonders sensibel sind.“ So wird Windstrom heute wie in Zukunft von außen in die Städte geliefert.
    2011 lag die Windkraft in Deutschland bei einem Anteil von 6,4 Prozent an erster Stelle bei der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien. „Windenergie ist schon heute relativ günstig. Je nach Standort kostete der Strom im Jahr 2011 zwischen drei und sechs Cent je Kilowattstunde“, erklärt der IWES-Leiter Prof. Jürgen Schmid.
    In einer Studie für den Bundesverband Windenergie haben IWES-Experten belegt: „In Deutschland stehen auf Basis von Geodaten knapp 8 Prozent der Landfläche außerhalb von Wäldern und Schutzgebieten für die Windenergienutzung zur Verfügung. Bei Nutzung von nur 2 Prozent der Fläche jedes Bundeslands ergäben sich 198 Gigawatt installierbare Leistung. Damit könnte die Windenergie an Land rein rechnerisch mit etwa 390 Terawattstunden 22 zum Jahresstromverbrauch in Deutschland beitragen, der bei ca. 600 Terawattstunden liegt.“ Die Studie verdeutlicht,