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So gross müsste eine PV-Anlage für den Strombedarf der gesamten Welt sein

14.07.2021, 18:0916.07.2021, 06:53

Wer sich auch nur ein bisschen für erneuerbare Energien interessiert, hat sie mit Sicherheit bereits gesehen: Die drei Quadrate in der Sahara, welche die Fläche abbilden, die mit Solarpanels ausgestattet werden müssten, um die Welt, die EU (mit 25 Mitgliedern) und Deutschland «zu powern».

Das Meme kursiert immer mal wieder auf unserer Zweitlieblingsseite Reddit. Aber auch auf Twitter:

Man beachte die Publikationsdaten. «Amazing Maps» retweetete die Karte vor acht Jahren, «Massimo» im Jahr 2019 und «Techfluencer» Evan Kirstel im Mai 2021. Die Karte hält sich hartnäckig. Aber wird sie auch korrekt interpretiert?

Fotovoltaik ≠ Solarthermie

Die Karte stammt aus der Diplomarbeit «Ökobilanz eines Solarstromtransfers von Nordafrika nach Europa» von Dr. Nadine May. Das weit über 100-seitige Werk entstand 2005 an der Technischen Universität Braunschweig in der Fakultät für Physik und Geowissenschaften. Sie ist also schon etwas in die Jahre gekommen.

Sowohl beim Strombedarf der Menschheit, wie auch in der Fotovoltaik hat sich in den letzten Jahren einiges getan. Man kann davon ausgehen, dass die eingezeichneten Flächen nicht korrekt sind.

Doch das Problem ist ein anderes.

Solarthermie-Anlage in Chile.
Solarthermie-Anlage in Chile.
Bild: keystone
PV-Anlage auf dem Gelände der Arizona-State-Universität in Tempe, USA.
PV-Anlage auf dem Gelände der Arizona-State-Universität in Tempe, USA.
Bild: keystone

Die Tweets und auch der Reddit-Beitrag suggerieren, dass es sich dabei um «Solar Panels» handelt – um eine Fotovoltaik-Anlage (PV). Das ist falsch.

Wir sind uns bewusst, dass Fotovoltaik eigentlich FV abgekürzt werden müsste. PV ist aber immer noch die gängige Abkürzung.

Dr. May berechnete die Fläche nicht für PV-Anlagen, sondern für Solarthermie-Kraftwerke. Diese verfügen über einen signifikant höheren Wirkungsgrad. Das galt 2005 und gilt auch heute noch. Sie benötigen deshalb für dieselbe Menge Elektrizität weniger Fläche. Wir haben Dr. May kontaktiert und sie hat uns angegeben, dass sie für die Flächenberechnung die Werte eines Kraftwerks mit Parabolrinne, in der Grösse von 50 MW, benutzte.

Parabolrinnen-Kraftwerk. Ein Wärmespeicherträger wird durch die Röhre geleitet, welche von den Parabolspiegeln erhitzt wird.
Parabolrinnen-Kraftwerk. Ein Wärmespeicherträger wird durch die Röhre geleitet, welche von den Parabolspiegeln erhitzt wird.
bild: shutterstock

Doch wie gross wäre die Fläche einer weltversorgenden PV-Anlage (ohne Berücksichtigung von Transport- und Speicherverlusten)?

Der weltweite Elektrizitätsbedarf lag 2020 bei 23'177 TWh.

PV-Anlagen werden in Kilowatt-Peak (kWp) angegeben. Dieser Wert gibt die Leistung unter bestimmten Laborbedingungen an. Die effektiv produzierte Strommenge von Anlagen mit gleich hohen kWp-Werten variiert also je nach Sonnenstundenanzahl des Standorts.

Wie hoch das Solarstrompotential einer Region ist, kann mit Tools von Solargis berechnet werden.

Je röter desto effizienter. An den fast schon violetten Stellen kann eine PV-Anlage mit einem kWp pro Jahr 2118 kWh produzieren. Das entspricht knapp der doppelten Menge derselben Anlage im Schweizer Flachland.
Je röter desto effizienter. An den fast schon violetten Stellen kann eine PV-Anlage mit einem kWp pro Jahr 2118 kWh produzieren. Das entspricht knapp der doppelten Menge derselben Anlage im Schweizer Flachland.

Frau Dr. May hat ihre Quadrate in Algerien und im Westen Libyens untergebracht. Sie konnte dabei auf ein Berechnungstool der Universität zurückgreifen, das uns nicht vorliegt. Für eine möglichst genaue Berechnung benötigen wir eine möglichst grosse zusammenhängende Fläche – die wir in Algerien nicht finden werden.

Solarpotenzial der Welt. Dieselbe Anlage produziert in Chile den dreifachen Ertrag als in Schottland.
Solarpotenzial der Welt. Dieselbe Anlage produziert in Chile den dreifachen Ertrag als in Schottland.

Beinahe dieselben Voraussetzungen wie in Algerien finden wir bei Alice Springs in der australischen Simpson-Wüste. Da ist es flach, hat Platz, Sonne und stabile politische Verhältnisse. Mit 1899 kWh pro kWp pro Jahr (5,2 pro Tag) herrschen hier grossflächig die Bedingungen, welche sich aus dem Mix in Algerien 5,0-5,4 pro Tag) an der von May ausgesuchten Stelle ergeben.

Wie viel Platz braucht eine grosse PV-Anlage?

Grosse PV-Anlagen verfügen über ein höchst unterschiedliches Potenzial pro Quadratkilometer.

Die beiden neusten Anlagen, Limondale und Weesow-Willmersdorf installieren beide effiziente Solarpanels mit 400 Wp – Limondale lässt zwischen den einzelnen Modulreihen aber wesentlich mehr Platz.

Unsere Anlage soll dem Durchschnitt der drei entsprechen und über 64 MWp pro km2 verfügen. Bei einem lokalen Potenzial bei Alice Springs von 1899 kWh pro kWp pro Jahr schafft unsere Anlage jährlich 121'536'000 kWh pro km2. Das sind 121 GWh oder 0,121 TWh.

Um den Elektrizitätsverbrauch der gesamten Erde mit einer einzigen PV-Anlage östlich von Alice Springs zu decken, müsste die Anlage demnach 191'545 km2 umfassen (23'177 TWh / 0,121 TWh). Das entspricht einem Quadrat mit einer Seitenlänge von 437 Kilometern.

bild watson.ch

Wie bereits erwähnt: Bei Alice Springs herrschen fast identische Verhältnisse wie im Durchschnitt in Algerien. Das Quadrat kann deshalb (mit Augenzwinkern und gewissen Vorbehalten) im Grössenverhältnis auf die Karte von Algerien projiziert werden.

Die Fläche für eine weltversorgende PV-Anlage (nur für die Elektrizität) ist deutlich grösser, als dies vom Meme suggeriert wird. Allerdings: Es ist immer noch erstaunlich klein.

Ein Quadrat mit 437 Kilometern Seitenlänge.
Ein Quadrat mit 437 Kilometern Seitenlänge.
bild: watson.ch
So gross wie das blaue Quadrat müsste eine moderne PV-Anlage sein, damit sie den Weltbedarf an Strom decken könnte.
So gross wie das blaue Quadrat müsste eine moderne PV-Anlage sein, damit sie den Weltbedarf an Strom decken könnte.
bild: may/watson.

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