Es werde Strom

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Sowohl auf der sowjetischen wie auf der amerikanischen Seite sahen die Kämpfer des Kalten Krieges Nuklearenergie als die Lösung, um die Entwicklungsländer für sich zu gewinnen. Man glaubte, dass der erzeugte Strom diesen Ländern den Lebensstandard der Industrieländer ermöglichen würde. Auch Befürworter eines umfangreicheren Strommixes zur Elektrifizierung von Dörfern, wo der Großteil der Menschen in der Dritten Welt lebt, gingen noch davon aus, die Haushalte an eine Art zentrales Stromkraftwerk anzuschließen.

Während die Planer über die Mittel zur Stromerzeugung feilschten, diskutierten sie nicht über die Kosten für die Verlegung der Stromleitungen zur Lieferung der Energie. Wie sich zeigte, konnte sich kein Entwicklungsland die Lieferung von Strom in abgelegene Gebiete leisten, auch nicht bei extrem billigem Strom. Das liegt daran, dass „es zwei verschiedene Dinge sind, einen 180-Megawatt-Damm zu bauen und eine Stadt über Hochspan nungskabel mit Strom zu versorgen oder die Mehrheit der Bevölkerung mit Strom zu versorgen“, so ein Autor.

Teure Netzanbindung

Die Kosten für die Anbindung ländlicher Gebiete über Stromkabel sind einfach zu hoch. Stromversorgungsleitungen können pro Meile zehntausende Dollar kosten. In den Entwicklungsländern würden sich die Investitionskosten für einen Stromversorger niemals amortisieren, da die Endkunden das Geld gar nicht aufbringen könnten. In ärmeren Ländern benutzen Kunden auf dem Land nicht viel Strom, weil sie sich ohnehin kaum mehr als ein bis zwei Glühbirnen und vielleicht ein Radio, einen Kassettenrekorder oder einen Fernseher leisten können. Die Kunden müssten entweder wesentlich mehr pro Kilowattstunde bezahlen, als ihnen möglich ist, oder die Verbindungsleitungen müssten von den Regierungen, die bereits im Schuldensumpf sitzen, subventioniert werden. Aus diesen Gründen lebt ein Drittel der Menschheit, also mehr als zwei Milliarden Menschen, ohne elektrischen Strom. Energieplanern ist inzwischen klar, dass die naheliegenden klassischen Herangehensweisen nichts nutzen. Deshalb „suchen wir Alternativen“, wie Rob Van der Plas von der Weltbank kürzlich mitteilte.

Eine autarke Stromversorgung ist für ärmere Nationen inzwischen die einzige Hoffnung. Einst wurden Dieselgeneratoren als Lösung angesehen. Deren Betrieb kann jedoch nur aufrechterhalten werden, wenn Tankwagen regelmäßig Kraftstoff liefern. In der Regenzeit kommen die Tankwagen allerdings, wenn überhaupt, mit Verspätung. Aber auch bei optimalem Wetter führen die Straßen, wenn sie überhaupt gepflastert sind, durch die vielen Schlaglöcher zu Achsbrüchen, was wiederum Lieferausfälle verursacht.

Die benötigte Logistik, um Generatoren an abgelegenen Orten mit Kraftstoff zu beliefern, kann zur Farce geraten. Bei der Versorgung von Außenposten im Amazonas mit Kohlenwasserstoffen zum Beispiel werden pro Gallone, die vom Generator verbraucht wird, zwei bis drei Gallonen Dieselkraftstoff für die Anlieferung verbraucht. Durch die hohen Kraftstoffkosten, die aufgrund der teuren Anlieferung und dem starken Anstieg des Erdölpreises seit den frühen 70ern zustande kommen, sehen sich viele Betreiber gezwungen, die Betriebsstunden ihrer Generatoren stark zu drosseln. Kommt es dann noch zu einem Ausfall, kann die Reparatur Wochen oder Monate dauern, da Ersatzteile und geschulte Mechaniker Mangelware sind. Wegen derartiger Probleme kommen viele Energieexperten zu dem Schluss, dass der Dieselmotor für die Elektrifizierung ländlicher Gebiete „als Lösung gar nicht so elegant ist, wie man meinen könnte“.

Hunderte von Millionen Menschen in Entwicklungsländern, die nicht über Dieselgeneratoren verfügen, geben jährlich rund 20 Milliarden US-Dollar aus für Ad-hoc-Lösungen wie Kerosinlampen, Kerzen oder offenes Feuer, um Licht zu haben, sowie für Batterien zum Betrieb von Radios oder Fernsehern. Aber keine dieser Lösungen kommt an eine ununterbrochene Stromversorgung heran. Eine Kerze zum Beispiel leuchtet mit einem Lumen, eine einfache Öllampe mit zehn Lumen und eine fluoreszierende Zehn-Watt-Röhre mit 500 Lumen.

Kostbares Licht

Für den Betreiber eines Ladens ist der Beleuchtungsunterschied von geschäftlicher Relevanz. Mit Kerosinlampen ist „das Ladeninnere dunkel, Kunden betreten das Geschäft nur zögerlich“, so ein Ladenbetreiber in der Dominikanischen Republik. „Bei guter Beleuchtung kommt jeder herein und gibt Geld aus.“ Wie der Generatoren-Kraftstoff werden auch Kerosin und Batterien von weit her angeliefert. Ist der Vorrat verbraucht, wird es dunkel.

Für eine verlässliche Stromversorgung müssen die Menschen auf dem Land, die nicht ans Stromversorgungsnetz angeschlossen sind, auf eine vor Ort vorhandene Energiequelle zurückgrei-fen. Wer an einem Fluss, der das ganze Jahr über fließt, oder an einem Ort mit ganzjährigem Wind lebt, greift am besten auf Wasser- beziehungsweise Windkraft zurück. Die Sonne jedoch scheint fast überall. Eine Inselanlage kann

in weniger als einem Tag installiert und in Betrieb genommen werden, kostet ein paar hundert Dollar und arbeitet autark. Wird sie an eine Batterie angeschlossen, wird Strom gespeichert und ist ununterbrochen Tag und Nacht, wenn die Sonne nicht scheint, abrufbar. Im Gegensatz dazu sind für Atomkraftwerke beziehungsweise Kohle- oder Ölkraftwerke große Kapitalaufwendungen notwendig, der Bau dauert Jahre, Kraftstoff muss importiert und Leitungen installiert werden. Somit hat die Photovoltaik als beste Lösung für ländliche Elektrifizierungsprogramme zunehmend an breiter Unterstützung gewonnen. Viele der Befürworter der Photovoltaik als brauchbare Energiequelle in Entwicklungsländern traten früher für die Errichtung von verkleinerten zentralisierten Kraftwerken für Dörfer ein. So schlug 1977 ein Energieexperte der Vereinten Nationen vor, für 10.000 Dörfer mit je 100 Einwohnern 10.000 50-Kilowatt-Photovoltaikanlagen zu errichten. Eine Modulgruppe sollte in der Nähe des Dorfes zusammen mit weiterem Zubehör wie etwa Batterien aufgestellt werden. Zur Anbindung sollten dann Stromleitungen installiert werden.

Die Multi-Kilowatt-Photovoltaik-Installationen hielten jedoch nicht, was die Befürworter sich versprochen hatten. Ein Beispiel hierfür war die Mini-Anlage für ein Dorf auf der südpazifischen Insel Utirik. Das Problem war, dass jeder Haushalt ein Maximum an Strom verbrauchte, die Lichter auch nachts eingeschaltet ließ und überdimensionierte Geräte betrieb. Haushalte, die nicht offiziell ans System angeschlossen waren, zapften sich heimlich Strom ab. Die übermäßige – und unerwartete – Nachfrage zwang das Kraftwerk immer wieder in die Knie, so dass niemand Strom hatte. Der mit der Problembehandlung des Projekts beauftragte NASA-Ingenieur Jim Martz bemerkte nüchtern: „Es müsste immer jemand vor Ort sein und aufpassen, dass niemand betrügt. Es wäre für den Betrieb eine ständige Überwachung vonnöten.“

Solche Maßnahmen erschienen jedoch als zu drakonisch. Daher wurde auf der Insel von offizieller Seite entschieden, die Module und Batterien aufzuteilen und den Dorfbewohnern zu übergeben. Die Erfahrungen in Utirik und anderen Einsatzorten haben gezeigt, dass Photovoltaikmodule auf einzelnen Häusern eine höhere Erfolgsaussicht hatten als photovoltaische Mini-Anlagen, denn „Haushalte verbrauchen grundsätzlich mehr Strom, wenn sie nicht für das System und den Verbrauch selbst verantwortlich sind“. Zudem muss nicht das gesamte Dorf darunter leiden, wenn ein Haushalt das System überlastet.

Die Franzosen waren in den Entwicklungsländern die Ersten, die Photovoltaik für abgelegene Haushalte einsetzten. Ironischerweise wurde das Programm 1978 von der französischen Kommission für Atomenergie initiiert, die sich wie auch die französische Regierung aufgrund der Atomtests in Polynesien bei der Bevölkerung keine Freunde gemacht hatte. Die öffentliche Meinung musste verbessert werden. „Wir wollten beliebt sein“, gestand Patrick Jourde, der seinerzeit für die Kommission in Polynesien arbeitete. „Wir wollten nicht auf Atomtests reduziert werden, sondern auch dafür bekannt sein, den Menschen zu helfen.“ Bernard McNelis, sein britischer Kollege, beschrieb die Absichten der Agentur direkter: „Die ursprüngliche Motivation für das Programm war etwas zweifelhaft, weil die nukleare Präsenz Frankreichs gerechtfertigt werden sollte. Es herrschte die Ansicht: Gebt den Leuten Strom, um sie bei Laune zu halten.“

Jourde war damit betraut, Lösungen zu finden, um die Menschen auf den im Südpazifik verteilten isolierten Atollen und Inseln mit Strom zu versorgen. Aufgrund der Entfernungen zwischen den Atollen und Inseln voneinander sowie der geringen Einwohnerzahlen war Jourde gezwungen, nach neuen Lösungen zu suchen, um die Menschen mit Strom zu versorgen. Er experimentierte mit verschiedenen erneuerbaren Technologien, die mit örtlich verfügbarem Kraftstoff betrieben werden konnten. Jourde befasste sich zunächst mit der Vergasung, wobei Kokosnussschalen und Ähnliches verbrannt wurden. Die Idee wurde jedoch verworfen, weil das Sammeln ausreichender Mengen schwierig war. Auch Wind zog er in Betracht. Die Umsetzung war jedoch aufgrund der hohen Wartungskosten und der Versorgungsschwankungen nicht praktikabel. Die Photovoltaik schien die einzige Lösung zu sein. „Mit einer Speicherkapazität von einer Woche“, erklärte Jourde, „erreicht man volle Autonomie.“

Nach seiner Entscheidung, die äußeren Inseln mit Photovoltaik zu elektrifizieren, half Jourde zunächst beim Aufbau eines gewinnorientierten Unternehmens, G.I.E. Soler, um die benötigten Komponenten für den reibungslosen Betrieb eines Solarhauses zusammenzubringen, inklusive Entwurf und Herstellung von energieeffizienten Geräten, die auf den Betrieb in Solarhäusern zugeschnitten waren. Da diese Geräte deutlich weniger Energie verbrauchten, konnte die Anzahl der von jedem Haushalt benötigten Module, die als teuerste Komponente des ganzen Systems zu Buche schlugen, ohne Komforteinbußen gesenkt werden. Jourde richtete auch ein Informations-, Forschungs- und Trainingszentrum für Photovoltaik ein, um den Kunden hervorragenden Service zu bieten.

Marlon Brando als Kunde

Als die Infrastruktur bereitstand, wandte er sich für den Verkauf gezielt an Persönlichkeiten mit hohem Ansehen. Marlon Brando war einer seiner ersten Kunden. „Alle anderen folgten dem Beispiel“, so Jourde. Wohlhabende Kunden kauften 400-Watt-Module zum Betrieb von Licht, Fernseher, Kühlschrank, Waschmaschine, Ventilatoren und Elektrowerkzeugen. Der Preis für die Geräte und das Photovoltaiksystem belief sich etwa auf 10.000 US-Dollar. Wer weniger Geld zur Verfügung hatte, konnte für etwa 2.000 Dollar ein kleineres Paket erwerben. Eine Subvention von 20 Prozent und ein Kredit mit einer Laufzeit von fünf Jahren machten den Kauf noch attraktiver. „Zudem war die Photovoltaik im Vergleich zu den vorhandenen Alternativen, wie etwa dem Dieselgenerator, die günstigste Energieform“, so Jourde.

Zwischen 1980 und 1990 installierte G.I.E. Soler auf 3.300 Häusern Photovoltaiksysteme. 1987 wurde die Hälfte der elektrifizierten Haushalte in Polynesien mit Solarstrom betrieben, und wiederum die Hälfte dieser Installationen wurde von Hausbesitzern angeschafft, die ihr System mit weiteren Modulen erweitern, sobald sie das Geld dazu haben. Unter den anderen 50 Prozent sind die ärmeren Inselbewohner, denen Photovoltaiksysteme kostenlos installiert wurden. Dafür wurde mit ihnen vereinbart, monatlich eine Gebühr an den Bürgermeister des Dorfes zu entrichten. Dadurch sollte die Gemeinde dafür entschädigt werden, dass sie für die Anschaffungs- und Installationskosten der Module von G.I.E. Soler aufgekommen war. Kaum war der Solarstrom installiert, weigerten sich viele, auch nur einen Cent zu bezahlen. Sie teilten ihren Bürgermeistern mit: „Wir zahlen nicht für Wasser, oder? Schließlich schickt Gott es uns in Form von Regentropfen. Schickt Gott uns nicht auch die Sonnenstrahlen? Warum sollten wir also für Sonnenenergie bezahlen?“ Die Bürger meister ihrerseits wollten in ihrem Wahlkreis wiedergewählt werden und fochten diese Logik nicht an. Und für G.I.E. Soler gab es keine andere Möglichkeit, das Geld einzuziehen.

Diejenigen, die für ihre Systeme nicht selbst aufgekommen waren, versuchten, so viel Energie wie möglich herauszubekommen, ohne Rücksicht darauf, ob die Batterien dadurch tiefentladen und somit unbrauchbar wurden. Sie wussten, dass G.I.E. Soler alles wieder reparieren musste. Es endete „wie das öffentliche Gesundheitssystem in Frankreich: Die Benutzer tobten sich mit der Solarausrüstung aus“, so Jourde. Aus dieser Erfahrung lernte Jourde zwei Lektionen: Gratis-Programme laufen unausweichlich schief, und ein Photovoltaiksystem funktioniert nur dann ordnungsgemäß, wenn die Batterie gut funktioniert. Ein Batteriespezialist mit Photovoltaik-Erfahrung sagte: „Die Batterie ist immer das Herzstück einer eigenständigen Installation. Wenn die Batterie nicht zuverlässig arbeitet, funktioniert das System nicht ordentlich und wird praktisch als Batterieladegerät missbraucht.“

Strom für die Stereoanlagen

Nachdem die Batterien ruiniert waren, schlossen die Leute ihre Geräte direkt an die Module an. Auf der Insel Makatea, die weit von Tahiti entfernt ist, taten die Bewohner genau das. Als Jourde an einem frühen Morgen dort ankam, erlebte er, wie mit der aufgehenden Sonne Musik von 40 großen Stereoanlagen hörbar wurde. Am Mittag dröhnte die Musik auf der ganzen Insel und verstummte erst wieder, als die Sonne unterging. „Es war ganz witzig“, erinnerte sich Jourde. „Alle waren äußerst erfreut darüber, wie die Stereoanlagen funktionierten. Scheinbar hatte die Beleuchtung nicht oberste Priorität.“

In einigen Fällen wurde allen Problemen ein Ende gesetzt, als der örtliche Energieversorger ein bisher ausschließlich mit Sonnenenergie versorgtes Dorf an ein Dieselkraftwerk anschloss. Da sich beide Energieformen ergänzen, baute niemand die Photovoltaikmodule ab. Wie in den meisten Entwicklungsländern wird mit Diesel erzeugter Strom nur morgens und abends zur Verfügung gestellt. Die Generatoren werden nur zeitweise betrieben, um Kraftstoff zu sparen und den Verschleiß zu minimieren. Die Solarzellen bieten dann genug Strom, um die Zeit zu überbrücken, in der kein mit Diesel erzeugter Strom verfügbar ist. Jourde beobachtete: „Mit etwas Diesel und etwas Sonnenenergie sind die Menschen zufrieden.“ Diese Kombination bietet fast durchgehend Strom. Fast 20 Prozent der 1983 weltweit produzierten Solarzellen wurden auf Strohdächern in Französisch-Polynesien verbaut.

Anderswo schienen weder Regierungen noch Privatwirtschaft eine Ahnung davon zu haben, wie Haushalte in ländlichen Regionen mit Hilfe der Photovoltaik erfolgreich elektrifiziert werden. Niemand konnte sich mit der Arbeit von Jourde und seinen Mitarbeitern messen. Der Umgang mit dem weit verstreuten Markt, der eine sehr kleinschrittige Stromversorgung erfordert und wo die Photovoltaik der Konkurrenz immer voraus sein wird, überstieg den Horizont der anderen Anbieter. 1984 etwa bot das Ceylon Electrical Board, der nationale Stromversorger in Sri Lanka, in den noch nicht elektrifizierten Wahlkreisen Solar-Inselanlagen zum Selbstkostenpreis an. Keiner der Bürokraten hatte jedoch in Betracht gezogen, von Dorf zu Dorf zu fahren und die Anlagen zu demonstrieren. Der Stromversorger annoncierte in den wichtigsten Zeitungen und teilte mit, dass die Dorfbewohner in die Hauptstadt Colombo kommen müssten, um die Anlagen abzuholen. Nach dem Kauf waren die Käufer auf sich allein gestellt. Der Stromversorger bot für Installation und Instandhaltung keine Hilfe an. Daher ist es nicht verwunderlich, dass nur 600 Anlagen im Verlauf der Jahre verkauft wurden.

Auch der Händler von Arco Solar, Mitte der 1980er Jahre der größte Vertreiber von Photovoltaik in Sri Lanka, ließ kein Interesse an einem Haus-zu-Haus-Verkauf erkennen. Es war für ihn bequemer, in Colombo zu bleiben und mit der Regierung große Verträge für den Verkauf von Modulen zur Telekommunikation und Navigation abzuschließen. Trotz der Tatsache, dass die Mehrheit der Bevölkerung Sri Lankas keinen Strom hatte, sah er vom Geschäft mit den Dorfbewohnern ab. Er war überzeugt, dass die „Dschungelbewohner“ nicht das nötige Bargeld hätten.johnperlin@physics.ucsb.edu Dieses Kapitel wird in der nächsten photovoltaik-Ausgabe fortgesetzt.