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Doppelhaus mit und ohne Solardach. Die Kosten für ersteres sind in den vergangenen Jahren deutlich gesunken, bei steigendem Wirkungsgrad. Bildrechte: imago/Schöning

Erneuerbare EnergienWenn jedes Haus auf der Welt ein Solardach hätte ...

Stand: 27. Oktober 2021, 10:08 Uhr

... wären dann alle Energieprobleme gelöst? Leider nicht. Aber das Potenzial ist trotzdem riesig. Das zeigt eine neue Studie, die es sich zur Aufgabe gemacht hat, möglichst genau die Gesamtfläche aller Hausdächer weltweit zu schätzen und daraus abzuleiten, wie viel Energie dort erzeugt werden könnte und wie teuer das wäre.

Herzlich willkommen im Leistungskurs Mathe. Ihre heutige Aufgabe:
Berechnen Sie die Summe aller Hausdachflächen der Welt. Bestimmen Sie die daraus gewinnbare Solarenergie unter den Voraussetzungen, dass 100 Prozent der Flächen genutzt werden und die errichteten Anlagen einen Wirkungsgrad von zehn Prozent haben. Berücksichtigen Sie auch jahreszeitliche Schwankungen. Ermitteln Sie außerdem die regional unterschiedlichen potenziellen Energiekosten. Fassen Sie abschließend alles in zwei farbigen Weltkarten zusammen. Hilfsmittel sind erlaubt.

Ein Klacks, oder? Jedenfalls, wenn man ein paar Jahre Zeit hat, Wissenschaftler ist, sich mit anderen zusammentut und maschinelles Lernen als Hilfsmittel nutzt. Heraus kommen dann eine umfangreiche Studie und zwei Weltkarten.

Die erste zeigt, wo auf der Welt das größte Potenzial für möglichst viel Solardach-Energie besteht. Das sind natürlich vor allem die Ballungsgebiete in sonnenreichen Regionen.

Die geografische Verteilung des in der Studie ermittelten globalen Solardach-Energie-Potenzials. Für jede Region werden Daten zur geschätzten Gesamtdachfläche (RA), zur installierten Kapazität (IC) und zur potenziellen Energieerzeugung (POT) angegeben. Die saisonalen Schwankungen des aggregierten globalen Potenzials sind unten rechts hervorgehoben. Bildrechte: Siddharth Joshi, Shivika Mittal, Paul Holloway, Priyadarshi Ramprasad Shukla, Brian Ó Gallachóir & James Glynn

Und die zweite Karte zeigt, wie teuer diese Art der Energiegewinnung in verschiedenen Regionen der Welt wäre. In China und Indien wäre so ein Ziel demnach am preiswertesten zu erreichen. In Europa hätte Spanien die geringsten Energiekosten.

Die geografische Verteilung der in der Studie ermittelten Energiekosten bei Solardach-Energie-Ausbau (in US-Dollar pro Megawattstunde). Wichtige Länder sind einzeln hervorgehoben. Die Kosten sind farblich in 14 Bereiche unterteilt. Bildrechte: Siddharth Joshi, Shivika Mittal, Paul Holloway, Priyadarshi Ramprasad Shukla, Brian Ó Gallachóir & James Glynn

Geo-Daten

Das internationale Forscherteam legt in seiner Studie ausführlich dar, wie es zu diesen Ergebnissen gekommen ist. Alle Hausdächer der Welt gezählt und vermessen haben sie natürlich nicht.
Zuerst haben sie die Welt in ein Gitternetz von mehr als dreieinhalb Millionen Zellen von je zehn Quadratkilometer Größe unterteilt. Dann haben sie (oder vielmehr "angelernte" Computer) sehr viele dieser Zellen genauer untersucht – und zwar mit einer Kombination aus hochauflösenden Satellitenfotos, Straßendaten und Bevölkerungszahlen der jeweiligen Region.

Die Straßendaten nutzten sie von OpenStreetMap, wo fast jede Straße der Welt in einer frei zugänglichen Datenbank hinterlegt ist. Die Gedanken dahinter sind klar: Zu jedem Haus führt normalerweise eine Straße. Und je dichter ein Straßennetz ist, umso mehr Häuser gibt es dort normalerweise. Auf diese Art konnten die Ergebnisse der Satellitenbild-Untersuchungen verfeinert werden, sodass am Ende eine Art typischer "Regionalschlüssel" entstand, wie viele Hausdächer bei welcher Art und Länge des Straßennetzes zu erwarten sind.

Satellitenbild Delhi (Indien)

Bildrechte: Satellitenbilder: Google | Straßendaten: OpenStreetMap

Anschließend wurde dieser Schlüssel auf andere Zellen des Gitternetzes angewendet, die gleiche oder ähnliche Voraussetzungen erfüllen. Ein Kontrollabgleich mit Regionen, die real vermessene Daten haben, zeigte eine sehr hohe Genauigkeit des Rechenschlüssels, was die Forscher wiederum überzeugt, dass ihre Hochrechnung auf andere Gitternetz-Zellen den realen Daten sehr nahekommt.

Südteil von Manhattan (New York) mit gefärbten Hausdächern (rot) und Straßen (weiß). Hier ist jedes Gebäude bekannt und vermessen. Bildrechte: Satellitenbilder: Google / Straßen- und Gebäudedaten: OpenStreetMap

Ergebnisse

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass die weltweiten Dachflächen ein Solarenergie-Potenzial von etwa 27.000 Terawattstunden pro Jahr haben. Dazu sei gesagt, dass eine Terrawattstunde einer Milliarde Kilowattstunden entspricht. Aber ist das nun viel oder wenig, was den gesamten Energieverbrauch auf der Erde angeht?

Es ist immerhin mehr, als die USA im vergangenen Jahr an Energie verbraucht hat. Allerdings weniger, als in China verbraucht wurde. Trotzdem könnte man mit 27.000 Terawattstunden pro Jahr einen nicht unerheblichen Anteil des weltweiten Energiebedarfs decken.

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Vergleicht man die beiden "Spitzenverbraucher" USA und China etwas genauer, wird ein Trend deutlich. Während der Energieverbrauch in den USA in den vergangenen 40 Jahren nur wenig gestiegen ist, tut er das in China extrem.

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Und damit ist China kein Einzelfall. Viele andere Staaten, die man mitunter "Schwellenländer" nennt, weil ihre Industrialisierung immer weiter voranschreitet, zeigen ähnliche Entwicklungen. Deshalb geht man davon aus, dass sich in den nächsten 30 Jahren der Energieverbrauch in Asien und Afrika etwa verdoppelt, während er auf anderen Kontinenten zwar auch steigt, aber nicht so schnell.

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Die Anzahl der Häuser wird aber nicht im gleichen Maße steigen, sodass Solarenergie vom Dach schon rein theoretisch nur ein Teil der Lösung sein kann. Von der praktischen Umsetzung (und dem Willen dazu) ist da noch nicht mal die Rede.

Immerhin zeigt die wissenschaftliche Studie aber, dass Dach-Solarenergie in China und Indien vergleichsweise preiswert erzeugt werden könnte. In Deutschland wären die Kosten demnach mehr als doppelt so hoch.

(rr)

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