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TEIL C

Geschichte der Solarenergie 1901 – 1974

Inspiriert von Mouchots Erfindungen auf der o.e. Ausstellung 1878 veröffentlicht der französische Schriftsteller, Maler und Journalist Émile Édouard Charles Antoine Zola im Jahr 1901 seinen Science-Fiction-Roman Travail (Arbeit), in welchem der messianische Held des Romans die menschlichen Lebensbedingungen verbessern will und eine utopische Stadt schafft, in der „sein Werk erst an dem Tage vollendet ist, an dem er der neuen Stadt die wohltätige Elektrizität in ungemessenen Mengen würde geben können.“

Der Held denkt sich alle möglichen Geräte aus, die vor allem fossile Energien nutzen; die mögliche Erschöpfung des Kohlenvorrats erschreckt ihn jedoch. Er denkt daher über die Energiegewinnung aus dem Wasser, den Flüssen und den Gezeiten nach, und schließlich erscheint die Sonnenenergie die einzige zu sein, die die Menschheit emanzipieren könnte: „Es handelte sich darum, sich unmittelbar an die Sonne zu wenden, die Sonnenwärme einzufangen und sie vermittels eigener Apparate in Elektrizität zu verwandeln.“

Der in Boston lebende Brite Aubrey G. Eneas, der 1892 mit seiner Solar Motor Co. die erste ‚Solarfirma’ der Welt gründet, baut 1901 unter Einbezug von 1.788 Spiegeln in Form eines über 10 m durchmessenden Reflektors eine Solarkraftmaschine mit 4 PS, die zu Spitzenzeiten fast 5,5 t Wasser pro Tag pumpt.

Die auf einer Straußen-Farm in Pasadena, Kalifornien, errichtete Anlage wiegt 4 Tonnen und hat einen Wirkungsgrad von 4 %. Eneas hat aber kein Glück mit seinen Maschinen: Während sein erstes System einem Sturm zum Opfer fällt, wird das zweite von Hagel zerstört.

In den Jahren 1902 – 1918 experimentieren im kalifornischen Needles H. E. Willsie und John Boyle Jr. mit Flachkollektoren. Dabei stellen sie fest, daß diese weit weniger empfindlich auf Wolken reagieren als Spiegelsysteme. Ihre Kästen haben zwei Glasplatten und einen geteerten Boden, über den eine dünne Schicht Wasser fließt. Mit dem heißen Wasser lassen sie niedrigsiedende Schwefeldioxid verdampfen und erreichen mit einer Kollektorfläche von 186 m² eine Leistung von 11 – 15 kW, die sie für Pumpzwecke nutzen.

Ihre 1903 patentierte Hot Box wird im May 1909 in dem Fachblatt Engineering News vorgestellt. 1904 bauen die beiden einen Solarmotor mit 5 kW, beim dem 6.000 Spiegel mit einer Gesamtfläche von 80 m² zum Einsatz kommen.

Der deutsche Physiker Philipp Eduard Anton von Lenard (1862 – 1947) entdeckt 1904, daß Lichtstrahlen beim Auftreffen auf bestimmte Metalle Elektronen aus deren Oberfläche herauslösen, und liefert damit die ersten Erklärungen für den Photoeffekt.

Ebenfalls 1904 macht Wilhelm Hallwachs die erste Halbleiter-Solarzelle aus Kupfer und Kupfer-Oxid.

1905 folgt das Patent für einen solaren Wasserkocher von E. P. Brown und Carl Gunther. Und Albert Einstein publiziert seinen Artikel über den photoelektrischen Effekt.

Ebenfalls im Jahr 1905 präsentiert der Erfinder George Cove im kanadischen Halifax seinen ersten ,Solarstromgenerator’. Den Quellen zufolge hat der in Vergessenheit geratene Pionier der Solarenergie die PV-Solarzelle wohl versehentlich gebaut, denn eigentlich wollte er einen thermoelektrischen Generator konstruieren. Die Leistung und Effizienz des Geräts sind jedoch so bemerkenswert, daß amerikanische Investoren Cove in die USA nach Sommerville in Massachusetts holen, um die Entwicklung seines Geräts fortzusetzen.

Das Design zeigt eine viel höhere Leistung als die Selen-Solarzellen, die zwischen den 1880er und 1940er Jahren gebaut werden, und Cove beantragt 1905 ein Patent, das ihm 1906 erteilt wird. Im Jahr 1909 stellt er in Sommerville seinen zweiten Solargenerator vor, eine 1,5 m² große Platte, die 45 W Leistung erzielt und einen Wirkungsgrad von 2,75 % hat.

Im gleichen Jahr zieht Cove nach New York City, wo er seinen dritten Prototyp vorstellt, eine 4,5 m² große Solaranlage aus vier Solarzellen mit je 60 W besteht und mit der maximalen Gesamtleistung von 240 W insgesamt fünf Blei-Säure-Batterien auflädt. Der Wirkungsgrad steigt auf 5 %. Das Foto von Cove auf dem Dach vor seinem dritten Solarpaneel stammt aus der Ausgabe vom April 1910 des Magazins Popular Electricity. Zuvor waren bereits Berichte im Technical World Magazine und in Modern Electrics erschienen.

Doch Coves Versuch, sein Solarenergiegerät zu produzieren und zu vermarkten, scheitert auf mysteriöse Weise. Er läßt sich mit einem Aktienmanipulator namens Elmer Burlingame ein, der 1909 und 1910 Aktien von Unternehmen ausgibt, die ihm nicht gehörten, darunter auch Coves Neugründung, die Sun Electric Generator Company. Zudem wird Cove im Oktober 1909 angeblich entführt und mit seinem Leben bedroht, falls er die Entwicklung seiner Solarerfindung nicht einstellen würde.

Die Polizei hält die Entführung jedoch für einen Scherz - und 1911 werden sowohl Cove als auch Burlingame wegen Aktienbetrugs verhaftet und verbringen ein Jahr im Gefängnis. Obwohl Cove danach an weiteren Erfindungen arbeitet, hat keine mehr davon etwas mit Solarenergie zu tun. Wie sehr alleine schon die Fotos manipuliert wurden, die in späteren Publikationen erscheinen, um nicht mehr mit Cove in Verbindung zu stehen, beschreibt ein im August 2023 erschienener Bericht von Foeke Postma unter dem Titel ,Untangling the Mystery of the World’s First Rooftop Solar Panel’.

1907 erhalten die beiden Stuttgarter Wilhelm Maier und Adolf Remshardt vom Kaiserlichen Patentamt das Patent Nr. 231294 für eine ‚Vorrichtung zur unmittelbaren Verwendung der Sonnenwärme zur Dampferzeugung’. Den Entwicklern wird neben dem ‚ersten Sonnenmotor der Welt’ allerdings auch der erste Transistor der Welt, die erste Solarzelle der Welt, die erste Vorrichtung zur unmittelbaren Verwendung der Sonnenwärme zur Dampferzeugung und ähnliches mehr zugeschrieben – vermutlich aus etwas übertriebenem Stuttgarter Lokalpatriotismus...

1908 erfindet William J. Bailley, ein Mitarbeiter der Carnegie Steel Company, einen Solarkollektor mit Kupferrohren in einer isolierten Kiste – fast schon genau so, wie er auch heute noch produziert wird. Bis 1941 sollen davon über 60.000 Stück hergestellt und primär in Florida installiert worden sein – das Unternehmen heißt programmatisch The Day and Night Solar Water Heater Company.

Ebenfalls 1908 konstruiert in Russland Vitold Karlovich Zerassky (1849 – 1925), Professor an der Universität Moskau, eine solare thermoelektrische Anlage mit Zink-Antimon legierten bzw. versilberten Drähten. Er baut dabei u.a. auf den Versuchen von E. Weston auf, der ab 1888 in den USA mit Thermoelementen experimentiert hatte. In Zerasskys Anlage befindet sich das ‚heiße’ Endstück in einem Glasabsorber, das andere an der Luft als Kältepol. Wegen der geringen Ausbeute und den hohen Kosten findet das System aber keine Verbreitung.

In Berlin konstruiert 1908 der Privatdozent Alfred Stock einen Sonnen-Vakuumofen und erweckt das Interesse der Firma Carl Zeiss in Jena, die bis in den 1. Weltkrieg hinein Versuche durchführt und das erarbeitete solartechnische Verfahren 1922 zum Patent anmeldet. Von einer praktischen Nutzung ist jedoch nichts bekannt.

Um 1910 nutzt J. A. Harrington in New Mexico eine solarbetriebene Dampfmaschine, um tagsüber Wasser in einen hochgelegenen Speicher zu pumpen. Aus diesem wird es dann über eine Wasserturbine geleitet um Strom zu erzeugen, mit dem eine Erzmine ununterbrochen ausgeleuchtet werden kann.

In dem 1911 erschienenen Roman Ralph 124C41+ von Hugo Gernsback (1884 – 1967) erfolgt die Versorgung von New York mit Energie, Licht und Wärme mittels immenser Sonnenkraft-Generatoren, den Helio-Dynamophoren. Auch im Detail zeigte der SF-Schriftsteller – wie so viele seiner späteren Kollegen – enormen Weitblick; ich zitiere aus der deutschen Ausgabe von 1973:

„Das gesamte Areal, 20 km², war mit Glas bedeckt. Unter den schweren Glasplatten befanden sich die fotoelektrischen Elemente, die die Sonnenwärme direkt in elektrische Energie verwandelten. Diese Elemente – 400 pro m² – steckten in beweglichen Metallbehältern, von denen jeder 1600 foto-elektrische Einheiten enthielt. Jeder Metallbehälter war auf ein großes dreifüßiges Stativ montiert, dergestalt, daß es sich von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang langsam drehen konnte, um sich jeweils – wie eine Heliotrop-Pflanze – direkt der Sonne zuzuwenden. Dadurch trafen die Sonnenstrahlen die foto-elektrischen Zellen stets senkrecht. (...) Die Hälfte des Werkes war für den Tagesverbrauch eingerichtet, während die andere Hälfte tagsüber die Gas-Akkumulatoren auflud, die für die nächtliche Energieversorgung verantwortlich waren.“

Im Jahr 1912 veröffentlicht Dipl.-Ing. Karl Laudien, damals ein Oberlehrer in Breslau, einen Artikel mit dem Titel ,Energieerzeugung und -Verwertung’, in welchem er bemerkenswerte Aussagen macht. Für ihn bilden Stein- und Braunkohlenlager, die Torfmoore und die Wälder, Erdöl und Erdgas gleichsam ein Kapital an Energie für die Menschheit. Es ist allerdings ein totes Kapital bis auf die Wälder, die sich bei geregelter Forstwirtschaft ergänzen und so Zinsen tragen. Hinzu kommen als Einnahmen die weiße Kohle, also das in Bach und Strom fließende Wasser, die Windenergie, die Kraft der Meereswellen und der Gezeiten. Er schreibt weiter:

„Auch alle diese verdanken wir der Sonnenwärme, die das Wasser verdampft und in die Höhe gehoben hat, die die Luftströmungen hervorruft und schließlich als Herrin der Planetenbewegung die Gezeiten liefert. (Doch) alle Versuche, die Sonnenwärme direkt nutzbar zu machen, sind bis jetzt mißlungen. Die Erzeugung elektrischer Energie durch Sonnenstrahlen scheiterten an dem geringen Nutzeffekt der Thermosäulen und die Versuche, durch Konzentration der Sonnenstrahlen mittels Spiegel Dampf zu erzeugen, geben nur minimale Energiemengen.

Dabei ist die theoretische Leistung der Sonnenstrahlen eine ganz kolossale. Mit 3 Grammkalorien (pro) cm² und Minute empfängt schon eine Fläche von rund 4.000 cm² eine Pferdestärke und auf das Fürstentum Reuß ältere Linie (eine Kleinstaat im Osten des heutigen Thüringen, Anm.) strahlt zwanzigmal soviel Sonnenenergie herab, als die gesamten Kraftmaschinen der Welt liefern. An diesen Wert kommen wir auch nicht annähernd heran, wenn wir die auf der Erde wachsenden Pflanzen verbrennen würden, denn sie geben mit einer Tonne Kohlenstoff (pro) Hektar gerechnet nur ein Sechstausendstel des obengenannten Wärmewertes.“

Sehr voraussehend ist auch Laudins Meinung, daß die Nutzung der Meereswellen und der Gezeiten unverhältnismäßig große Anlagekosten bei ganz minimalem Energiewert bedingen. Darüber mehr in den jeweiligen Kapitelteilen. Laudin beschließt seinen inzwischen digitalisierten und daher im Netz einsehbaren Artikel mit einer leider noch heute gültigen Aussage:

„Wir brauchen von der in Jahrtausenden aufgespeicherten Sonnenenergie Jahr für Jahr eine ungeheure Menge auf und treiben mit derselben, weil es uns so bequem ist, eine grenzenlose Verschwendung. Dabei ist nicht abzusehen, wann eine Besserung eintreten wird, denn diese Energiewerte sind das Fundament der Weltmächte, die der Konkurrenzkampf zwingt, sie ohne Rücksichtnahme auf spätere Zeiten auszunutzen.“

 

Das erste ‚richtige’ Solarkraftwerk wird 1912/1913 von dem deutsch-amerikanischen Ingenieur Frank Shuman (1862 – 1917) aus Tacony errichtet – im ägyptischen Maadi, etwa 25 km südlich von Kairo. Er hatte bereits 1906 mit seinen Versuchen begonnen und schon mehrere Anlagen erfolgreich vorgeführt.

1911 interessieren sich Investoren aus England für seine Technik, die daraufhin in Zusammenarbeit mit dem britischen Professor C. V. Boys, dem Erfinder der Quarzfaser, und dem ebenfalls britischen Beratungsingenieur A. S. E. Ackermann erstmals in industriellem Maßstab umgesetzt wird.

Die damals weltgrößte Kollektorfläche liefert rund 55 PS für den Betrieb von Wasserpumpen (spätere Quellen sprechen von sogar 100 PS). Auf einer Gesamtfläche von 3.500 m² sind 5 Rinnenkollektoren, die eine Konzentration von 4,5 : 1 aufwiesen, à 62 m Länge und 4 m Breite aufgestellt.

Die Entfernung zwischen den Reihen beträgt 7,6 m, sodaß die Anlage eine Gesamtläche von 1.277 m² aufweist. Über ein Hebelsystem werden die Kollektoren der Sonne nachgeführt, so daß sie ihre volle Leistung bis zu 9 Stunden am Tag erzielen. Der Wirkungsgrad soll dabei rund 40 % betragen. Der erste Heizkessel explodiert, aber mit dem zweiten kann das Kraftwerk kontinuierlich über 5 Stunden bis zu 45 kW liefern.

Aufgrund der hohen Investitionskosten wird eine geplante weitere, wesentlich größere Anlage dann aber doch nicht realisiert.

Und auch der Vertrag mit der Deutschen Reichsregierung, vorbereitet durch einen Vortrag Ende 1913 im Reichstag, um eine solare Pumpenanlage im Kolonialgebiet Südwest Afrika (heute Namibia) zu errichten, scheitert am Ausbruch des I. Weltkrieges.

Ähnliche Anlagen wie in Ägypten sollen damals auch schon in Peru und in Kalifornien in Betrieb gewesen sein. Mehr darüber findet sich im Kapitelteil Parabolrinnen-Kraftwerke.

Ein Sven Ason Berglund erhält 1914 das Patent für ein Verfahren zur Erhöhung der Kapazität von lichtempfindlichen Zellen.

Der US-Amerikanische Astrophysiker Dr. Charles Greeley Abbot (1872 – 1973) baut 1916 einen Solarofen, der mit einen Öl-Zirkulationssystem ausgestattet ist und über 150°C erreicht. Indem er einen Aluminium-Reflektor sowie Maschinenöl als Wärmeträger und -speicher nutzt kann der Ofen 24 Stunden am Tag genutzt werden.

Nachdem er gemeinsam mit Abbot im Observatorium auf dem Mt. Wilson gearbeitet hat, erhält auch der ‚Vater der amerikanischen Raketentechnik’, Robert Goddard (1882 – 1945), das erste von fünf  Solarpatenten.

1916 experimentiert der Physiker Robert A. Millikan (1868 – 1953) mit dem photoelektrischen Effekt - wobei es ihm gelingt, diesen physikalisch zu beweisen.

Der aus West-Preußen (heute Polen) stammende Wissenschaftler Jan Czochralski (1885 – 1953) entwickelt 1916 während seiner Arbeit bei der AEG in Berlin eine bis heute noch genutzte Methode, um kristallines Silizium zu züchten (s.u.). Und Albert Einstein (1879 – 1955) erhält 1921 den Nobelpreis für seine Erklärung des photoelektrischen Effekts von 1905.

1919 strebt das Bayerische Innenministerium die Gründung eines Solar-Forschungsinstituts an, und stellt dafür den damals recht beachtlichen Betrag von 10.000 Mark zur Verfügung. In zahlreichen Sitzungen und aufgrund ebenso zahlreicher und eher ablehnender Gutachten von renommierten Persönlichkeiten wird das Projekt aber zu Tode diskutiert und 1922 endgültig abgelehnt. Ein negativer Meilenstein, der die Entwicklung sicherlich um Jahre wenn nicht sogar Jahrzehnte zurückgeworfen hat.

Zu Beginn der 1920er Jahre verfügen nur 3 % der amerikanischen Farmen über Strom.

In diesen Jahren werden in den USA diverse Patente in Verbindung mit der Solarenergie angemeldet und erteilt. Als Beispiele nenne ich hier den ,Solar Heating Apparatus’' von Lewis H. Shipman (US-Nr. 1.683.266, beantragt 1925, erteilt 1928) - oder den ,Apparatus for utilizing solar heat’ von Charles Haddox Drane Jr., US-Nr. 1.765.136, beantragt 1927, erteilt 1930).

Im Jahr 1928 erfolgt auch die erste Preisabsprache zwischen Mobil, Shell, Exxon und British Petroleum (BP), die gegenüber der Solarenergie kein konstruktives Interesse zeigen.

In einem kurzen Artikel mit dem Titel ,Electricity From the Sun’ in der Oktoberausgabe 1923 des US-Magazins Science and Invention wird die Geschichte eines ,deutschen Traums’ erzählt, eine gigantische Linse zu bauen, die in der Lage sein sollte, die Sonne zu nutzen und ihre Energie in Elektrizität für eine ganze Stadt umzuwandeln. Die radikale Konstruktion soll die Sonne zu einer zuverlässigen Stromquelle für Menschen auf der ganzen Welt machen.

Die vor allem für Wüstengebiete gedachte Linse ist an einem riesigen Drehgelenk befestigt, das sich zeitlich nach der Sonne richtet, während die Linse selbst die Sonnenenergie bündelt und Öl erhitzt, wodurch Dampf entsteht. Dieser treibt dann einen Stromgenerator an. Wirklich gebaut wird dieses Solarkraftwerk allerdings nie, auch ihren Urheber habe ich bislang nicht herausfinden können.

Äußerst interessant sind die Berichte über den libanesische Elektroingenieur, Mathematiker und Erfinder Hassan Kamel Al-Sabbah (o. Camil A. Sabbah, auch Assabah), der im Jahr 1928 erklärt: „Ich werde den Wüstensand zur Herstellung von Solarzellen verwenden, um eine enorme Menge an Elektrizität zu erzeugen und so die Wüste in ein Paradies zu verwandeln.“

Der in Nabatäa geborene Al-Sabbah studiert an der Amerikanischen Universität von Beirut (AUB) und wird 1916 in die osmanische Armee eingezogen, wo er als Telegrafenbeamter eingesetzt wird. Später lehrt er Mathematik in Damaskus, Syrien, und an der AUB. Im Jahr 1921 reist er in die USA und studiert für kurze Zeit am Massachusetts Institute of Technology (MIT), bevor er 1923 an die Universität von Illinois wechselt. Im gleichen Jahr tritt er in die Vakuumröhrenabteilung des Engineering Laboratory der General Electric Company in Schenectady, New York, ein. Zwischen 1927 und 1939 werden ihm 37 Patente zugesprochen, anderen Quellen zufolge sogar über 70, von denen später viele in Weltraumprojekten Anwendung finden.

Ganz wesentlich ist, daß auch die Solarzelle, die von den Bell Telephone Laboratories ab 1952 weiterentwickelt wurde (s.u.), ursprünglich 1930 von Al-Sabbah erfunden und getestet worden war. Sein vermutlich erstes entsprechendes Patent trägt den Namen ,Electric power converting apparatus’ (US-Nr. 1.838.001, erteilt 1931). Der Erfinder erstellt frühe Entwürfe für Elektroautos und experimentiert auch an seinem eigenen Auto, um zu versuchen, es mit Solarenergie anzutreiben.

Al-Sabbah, der auch als der ,Edison der arabischen Welt’ bezeichnet wird, präsentiert seine Erfindung König Faisal I. im Irak, um sie zu übernehmen, aber dieser stirbt 1933. Dann überreicht er sie König Abdul Aziz bin Saud zur Verwendung in der Rub’ al-Khali-Wüste, stirbt aber kurz darauf selbst bei einem Autounfall in der Nähe von Elizabeth Town, New York (1935), was Anlaß zu Spekulationen und Verschwörungstheorien gibt - insbesondere, weil er unverletzt im Autositz gefunden wird und die Ärzte nicht in der Lage sind, die Todesursache zu bestimmen.

Der Physiker Gilbert Lewis prägt 1929 den Begriff ,Photonen’, um Einsteins elektromagnetische Energiepakete zu beschreiben.

1929/1930 tritt der Raketenpionier Hermann Oberth (1894 – 1989) mit der Idee an die Öffentlichkeit, mit einem Sonnenspiegel im Weltraum Energie auf die Erde zu strahlen. Ein Drahtnetz von 100 - 1.000 km Durchmesser, mit beweglichen Spiegeln bestückt, soll das Sonnenlicht bündeln und an jeden beliebigen Punkt der Erdoberfläche konzentrieren. Diese großen erdumkreisenden Spiegel sollen dazu verwendet werden, um strenge Winter zu verhindern, die Winde zu regulieren und Polarregionen bewohnbar zu machen.

Das Jahr 1930 schein ein ganz besonderes in der Geschichte der Energie im allgemeinen und der Solarenergie im besonderen zu sein:

Am 15. Juni 1930 findet in Berlin die Zweite Weltkraft-Konferenz mit mehreren tausend Teilnehmern im Festsaal der Kroll-Oper statt. Unter den Teilnehmern: Oberth, Einstein, Hahn und Meitner. Man referiert eine Woche lang über den Raubbau an der Steinkohle, über Wasserkraft und über die Energie der Sonne. Von dem Nobelpreisträger Wilhelm Oswald (1853 – 1932) kommt der Leitspruch „Vergeude keine Energie, verwerte sie!“. Seinen Vorschlag zur Nutzung der Sonnenenergie hatte er schon 1911 in seinem Buch Die Mühle des Lebens veröffentlicht, in dem es um den photoelektrischen Strom ging.

Bereits im März 1930 reicht der Ingenieur Hermann Honnef, Erbauer des 263 m hohen Funkturmes in Königs Wusterhausen bei Berlin sein erstes Patent für große Windkraftwerke ein: 500 m hohe Türme mit mehreren Windrädern von 60 m Durchmesser (s.d.).

Und der 28 Jahre alte Berliner Physico-Chemiker Bruno Lange (1903 – 1969), Angestellter des Kaiser-Wilhelm-Instituts für Silikatforschung und späterer Gründer der Berliner Firma Dr. Bruno Lange GmbH & Co. KG, berichtet im September auf dem 6. Deutschen Physikertag in Königsberg: „Gerade hinsichtlich der Energieausbeute berechtigt die neue Photozelle zu der Hoffnung, daß auf diesem Wege eine nutzbare Umwandlung der ungeheuren Energiemengen, die uns die Sonne täglich zustrahlt, technisch möglich wird.“ In der Firmenchronik heiß es dazu lakonisch: „1931: Dr. Bruno Lange erfindet das Selen-Photoelement“.

Walter Schottky (1886 – 1976), Spitzenforscher im Bereich der neuen Halbleitertechnologie bei Siemens, stellt 1930 einen mit Solarenergie betriebenen Mini-Elektromotor vor.

Und in der Sylvesterausgabe des Berliner Tagesblatts schwärmt Hans Dominik (1872 - 1945), Bestseller-Autor technisch-utopischer Romane, von Installationen in der Sahara, die „subtropische Sonnenstrahlen in Form von Elektrizität einfangen und in das energiehungrige Europa schicken.“

Ebenfalls in diesem Jahr entwickelt H. Delecourt eine Solarmaschine, die mit Chlorethan betrieben wird, während D. H. Drane eine weitere konstruiert, die für Ammoniak ausgelegt ist.

Anfang der 1930er Jahre beginnt bei Elektrocell in Berlin die Herstellung von Selenzellen. Eine 10 cm² große Zelle vom August 1959, die sich im Besitz meines Freundes Ansgar Hovestadt befindet, erreicht heute noch - über 50 Jahre später - ihren Wirkungsgrad von etwa 2 %.

Während der 1930er Jahre entwickelt sich in Japan aufgrund des Mangels an eigenen fossilen Brennstoffen eine kräftige Kollektorindustrie, innerhalb kürzester Zeit werden drei Dutzend Patente für solarbetriebene Warmwasserbereiter erteilt. Bis in die 1960er Jahre hinein sollen hier etwa 250.000 Anlagen in Betrieb gewesen sein.

1931 erhält G. W. Dooley ein Patent für eine Solarmaschine – und 1932 W. L. R. Emmet für eine weitere, bei der Spiegel und eine Vakuumisolierung eingesetzt werden.

Etwa um diese Zeit wird im kalifornischen Pasadena der erste - damals noch ringförmige - Solardish (s.d.) errichtet, mit einer Leistung von 4 PS.

In dem US-Magazin Modern Mechanix vom November 1932 wird eine Solar-Maschine vorgestellt, von der ich sonst nirgendwo gehört habe. Der Erfinder ist ein J. J. Warner aus San Francisco. Es ist nicht ganz klar, ob es sich nur um ein Konzept gehandelt hat oder ob auch schon ein Modell existierte.

Die Funktion der Maschine basiert auf dem Prinzip der Kontraktion und Expansion von Wolframdrähten. Diese Drähte sind längs einer sich drehenden Trommel angebracht, und die Sonnenstrahlen werden über Parabolspiegel auf jeder Seite auf sie gerichtet.

Da sich die Trommel dreht, verlassen die Drähte den Fokusbereich der Sonnenstrahlen und tauchen unten in einen Trog mit kaltem Wasser. Die plötzliche Abkühlung der Drähte veranlaßt diese, sich schnell zusammen- und an einem Umlenkhebel am Ende der Trommel zu ziehen. Über ein Ratschenrad wird die Trommel ständig weiterbewegt und mittels einer Kette die mechanische Energie abgeführt, während die Drähte abwechselnd erhitzt und abgekühlt werden.

Das System erinnert an eine Frühform der Nitinol-Maschinen, wobei deren Memory-Effekt interessanterweise ebenfalls 1932 zum ersten Mal beobachtet wurde.

1933 bauen George und William Keck für die Century of Progress Fair in Chicago Amerikas erstes modernes Passiv-Solar-Haus, das sie Crystal House nennen. Mehr über diese Entwicklungslinie findet sich im Kapitelteil der Solararchitektur.

Ebenfalls 1933 beantragt Max Niederle unter dem Namen ,Solar water heater’ einen Parabolrinnenkollektor (US-Nr. 1.989.999, erteilt 1935).

Mindestens genauso interessant sind der ,Solar heater’ von Fred M. Kiser (US-Nr. 2.167.576, beantragt 1937, erteilt 1939) oder der ,Solar water heater’ von Edward J. Barry (US-Nr. 2.213.894, beantragt 1938, erteilt 1940).

1934 erscheinen in der US-Amerikanischen Popular Science erste Fotos von solartechnischen Versuchsanlagen im sowjetischen Taschkent.

Und in dem Magazin Science and Invention wird darüber berichtet, daß der Astronom Dr. George Ellery Hale an einem solaren Brennofen mit 30 Spiegeln und einem Durchmesser von 450 cm arbeitet, mit dem er eine Temperatur von 3.300°C erreichen möchte.

Der Solarofen schafft es damit sogar auf das Titelbild des Magazins.

Anthony H. Lamb erhält 1936 das US-Patent Nr. 2.000.642 für ein photoelektrisches Gerät.

1935 beginnt sich die Eidgenössische Technische Hochschule in Zürich mit solaren Bautechniken zu beschäftigen.

Ebenfalls 1936 erhält F. A. Gill ein Patent für eine Solarmaschine – während Charles G. Abbot, von 1907 bis 1944 Direktor der Smithsonian Institution, auf der International Power Conference in Washington D.C. im gleichen Jahr 1936 eine solarbetriebene Dampfmaschine mit ½ PS vorstellt.

1938 konstruiert Arthur Brown ein Schulhaus in Tucson, Arizona, bei dem er die Techniken der passiven Solararchitektur umsetzt.

Einer der ersten, die Solarenergie – zumindest anteilig – zur Wasserspaltung nutzen, ist Otto H. Mohr aus Concord, Kalifornien, dessen Gerät 1938 in der Mai-Ausgabe des Magazins  Modern Mechanix vorgestellt wird.

Das System scheint das Wasser solarthermisch in Dampf umzuformen, welcher anschließend durch einen elektrischen Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt und dann in separaten Tanks zum Kochen, Heizen usw. gespeichert wird.

Ebenfalls in den 1930er Jahren wird von Fachleuten des Leningrader Physikalisch-technischen Instituts zum ersten Mal Strom mittels dem äußeren Fotoeffekt erzeugt.

Am 04.04.1939 wird im Hayden Planetarium in New York City mit einem Geiger-Müller Detektor die Kosmische Strahlung eingefangen – und der resultierende Strom durch ein Kabel auf das Ausstellungsgelände in Flushing Meadows geleitet, wo es die bunten Lichter der 1939 World’s Fair mit Strom versorgt.

Wenn diese Archivmeldung, die ich bislang nicht verifizieren konnte, tatsächlich stimmt, dann wundert es mich sehr, daß man seitdem nichts mehr davon gehört hat. Schließlich ist die Kosmische Strahlung eine stetige und konstante Quelle, die weder vom Tag/Nacht-Wechsel noch von meteorologischen Bedingungen abhängig ist.

In amerikanischen Wissenschafts-Magazinen erscheinen zunehmend Berichte über die Nutzung der Sonnenenergie, wie z.B. in der Popular Science vom Februar 1940, in welcher eine ,Sonnenfalle’ dargestellt wird – das Dach des 1939 gebauten Ökohaus-Vorläufers Solar I auf dem MIT-Campus in Cambridge –, in Form eines vierfach verglasten thermischen Solarkollektors.

Ebenfalls am MIT starten 1940 Dr. Maria Telkes (s.u.) und George O. G. Lof mit ihren Versuchen an Solarkochern. Der Erfolg stellt sich ein, als die Ford Foundation 1953 einen Zuschuß von 45.000 $ beisteuert, um einen universellen Solarofen zu entwickeln, der von Menschen in allen Breitengraden genutzt werden kann.

In Kalifornien sorgt derweil ein Hot-Dog-Stand für Aufsehen, dessen Spiegel eine automatische thermostatische Sonnennachführung besitzen.

Im Mai 1941 meldet der amerikanische Ingenieur Russell Shoemaker Ohl von den Bell Laboratories das Patent für eine monokristalline Silizium-Solarzelle an, die bereits weitgehend den heutigen Solarzellen entspricht. Er hatte zwei Jahre zuvor den sogenannten p-n-Übergang entdeckt (ein Materialübergang in Halbleiterkristallen zwischen Bereichen mit unterschiedlicher Dotierung).

Erteilt wird Ohl das Patent im Juni 1946 (Nr. 2.402.662). Es ist allerdings nicht bekannt, ob er eine Version seiner modernen Solarzelle damals auch tatsächlich gebaut hat.

In der Juli-Ausgabe 1945 des Life Magazine wird ein Artikel veröffentlicht, dem zufolge deutsche Wissenschaftler gegen Ende des Zweiten Weltkrieges den Bau einer ganz besonderen Geheimwaffe angegangen hätten. Ein riesiger Orbitalspiegel sollte in die Umlaufbahn gebracht werden, um das Sonnenlicht auf feindliche Nationen zu konzentrieren und diese zu verbrennen. Ebenso soll ein großer Sonnen-Reflektor zum Einsatz gegen feindliche Flugzeuge vorgesehen gewesen sein.

Demnach hätte eine Gruppe Wissenschaftler auf dem Heeresartillerie-Erprobungsgelände in Hillersleben an der Weiterentwicklung des o.e. Vorschlags von Hermann Oberth gearbeitet. Das sogenannte Sonnengewehr (o. Sonnen-Kanone, Heliobeam) soll Teil einer Raumstation 8.200 km über der Erde sein, wobei die Fachleute berechnen, daß ein riesiger Reflektor aus metallischem Natrium mit einer Fläche von 9 km² genug gebündelte Hitze erzeugt, um einen Ozean zum Kochen zu bringen oder eine Stadt niederzubrennen.

Bei Kriegsende soll den Amerikanern ein Versuchsmodell der Kanone in die Hände gefallen sein, es ist jedoch nicht bekannt, ob diese nach dem Krieg Tests damit angestellt haben. Der Helios-Strahl wird übrigens in dem 2015 erschienenen SF Über den Welten von Evan Currie erwähnt (S. 216, 246). Gerüchteweise sollen die Nazis auch an Wetterwaffen gebastelt haben. Das Lexikon des Dritten Reiches führt jedenfalls den Testlauf einer Windkanone im Frühjahr 1944 und 1945 und einer Luftwirbelkanone im Frühjahr 1945 auf.

Um Verwechslungen zu vermeiden soll hier auch die SS-Forschungsgemeinschaft Deutsches Ahnenerbe e. V. erwähnt werden, die als geisteswissenschaftliche Organisation begonnen hatte, seit Kriegsbeginn zunehmend aber auch ,naturwissenschaftliche Forschung’ betreibt. Berichte sprechen davon, daß Heinrich Himmler sich im Frühjahr 1944 im Rahmen der Organisation der Entwicklung einer eigenen Wunderwaffe zuwendet, möglicherweise, weil er die endgültige Kontrolle über das Raketen-Entwicklungszentrum Peenemünde nicht abwarten kann.

Dabei fällt er aber auf einen Scharlatan herein, den Luftwaffen-Oberst Schröder-Stranz, der sich im Vorjahr schon bei der Luftwaffe vergebens um Förderung seiner Strahlenwaffe bemüht hatte. Da Hitler im Mai ein Verbot für sämtliche Neuentwicklungen jeglicher Waffengattungen erläßt, deklariert der Oberst sein Strahlengerät nicht mehr als Waffe, sondern nennt lediglich die potentielle Kampfwirkung seines Apparates - der sowohl als ,Mutungsgerät’ Erdölvorkommen aufzuspüren, als auch in Form einer Strahlenkanone Lebewesen töten oder wahlweise zu heilen vermag. Obwohl bis Februar 1945 weiter daran geforscht wird, funktioniert das Gerät aber nicht.

In Frankreich beginnt das Centre National de la Recherche Scientifique im Jahr 1946 verschiedene Methoden zur Nutzung der Solarenergie zu untersuchen. Man macht auch erste Tests an großen Solaröfen (s.d.). Damit die Entwicklung der Folgejahre nicht auseinandergerissen wird, fasse ich sie hier zusammen - weitere Details finden sich dann im Bereich der solaren Hochtemperatursysteme.

In Meudon wird ein 2 kW Ofen errichtet, der 1958 seinen Betrieb aufnimmt und Temperaturen zwischen 3.000°C und 4.000°C erreicht. Er steht auf einer Festung aus dem 17. Jahrhundert und besitzt einen 10 x 13 m großen flachen Hauptspiegel, der die Sonnenstrahlen auf einen 9,5 m durchmessenden Parabolspiegel richtet.

Durch die schon 1949 erfolgten ersten Versuche hatte man die immensen Möglichkeiten der solaren Hochtemperatur-Technologie erkannt. Der deutsch-französische Wissenschaftler Felix Trombe (1906 – 1985) erhält daraufhin den Auftrag, zuerst den Bau eines 50 kW Ofens in Montlouis in den östlichen Pyrenäen zu übernehmen – und anschließend den Bau des mit seiner Leistung von 1 MW bislang wohl immer noch größten Solarofens der Welt bei Odeillo Font-Romeu.

1968 beginnt dessen Bau in 1.500 m Höhe – die dortigen klimatischen Verhältnisse erlauben eine Betriebsdauer von 3.000 Arbeitsstunden pro Jahr.

Der Odeillo-Solarofen, dessen riesiger parabolischer Spiegel die gesamte Fassade eines elfstöckigen Gebäudes bedeckt, geht 1970 in den Probebetrieb und erreicht im Brennpunkt Temperaturen bis zu 3.800°C.

Trombe wird zudem durch seine Trombe-Wand bekannt, die er 1956 zusammen mit dem Architekten Jacques Michel entwickelt. Darüber berichte ich in der Übersicht der Solarhäuser.

Ähnlich wie in Frankreich werden auch in den USA verschiedene Solar-Schmelzöfen errichtet, allerdings wesentlich kleiner dimensioniert. Schon während des Krieges hatte die AC Spark Plug Division von General Motors in Kooperation mit der Aluminium Company of America einen Solarofen mit einem Durchmesser von 3 m errichtet, der eine Temperatur bis zu 1.100°C erreichte.

Nach dem Krieg wird diese Anlage an das Rockhurst College in Kansas City versetzt. Um 1954 steht der Ofen dann auf dem Gipfel eines 1.800 m hohen Berges in der Nähe von San Diego.

Nach verschiedenen Modifikationen erreicht der Reflektor aus poliertem Aluminium in seinem münzgroßen Brennpunkt Temperaturen bis zu 4.700°C - und wird u.a. von der Consolidated Vultee Aircraft Corp. für metallurgische Werkstoffuntersuchungen eingesetzt. Dabei werden die extrem hitzeresistenten Verbindungen Hafniumcarbid (Schmelzpunkt: 3.890°C) und Tantalcarbid (3.880°C) entwickelt.

Weitere Solaröfen werden bei den Sandia Laboratories in Albuquerque, bei der Georgia Tech und – als drittgrößte Anlage – in Natick, Massachusetts, gebaut (s.u.), von wo aus die Anlage 1972 zum White Sands Raketen-Testgelände im südlichen Neu Mexiko umgesetzt wird.

Letztgenannte Anlage erzeugt im Brennpunkt eine Temperatur von 2.900°C, was ausreicht, um Stahl zu schmelzen.

Doch zurück zur allgemeinen Chronologie: 1947 veröffentlicht die Libbey-Owens-Ford Glass Company das Buch Your Solar House, in welchem 49 Architekten ihre Konzepte vorstellen.

1948 passen Gordon Teal und John Little das Czochralski-Verfahren des Kristallwachstums so an, daß sie anfangs einkristallines Germanium und später einkristallines Silizium produzieren können.

Ebenfalls 1948 beantragt Edward A. Agnew das Patent für eine ,Solar engine’, ein Vakuumdampf-Wärmeenergie-System, das die Gewinnung von Solarenergie durch einen Glasglockendampfkessel mit einer zusätzlichen Vorrichtung zur Gewinnung von Wärmeenergie kombiniert - für die Nacht oder immer dann, wenn das Wasser mehr Wärme als die Solarenergie enthält (US-Nr. 2.636.129, erteilt 1953).

Die Erforschung der Solartechnik, mit der jüdische Siedler in Palästina bereits in den 1930er Jahren begonnen haben, erzielt in den 1950ern – also kurz nach Gründung des Staates Israel – durch die Arbeiten von Harry Tabor, dem damaligen Leiter des Nationalen Physikalischen Labors einen entscheidenden Durchbruch: Er stellt erstmals spezielle schwarze Beschichtungen her, die den Wirkungsgrad von Kollektoren signifikant steigern.

1948 nimmt die Architektin und Miterfinderin des Solarhauses Eleanor Raymond (1887 – 1989) den Bau des ersten sonnenbeheizten Hauses in Angriff. In Zusammenarbeit mit zwei ungarischen Emigrantinnen, der Chemikerin und Professorin an der Universität New York Dr. Maria Telkes und der Gräfin Stella Andrassy, errichtet sie in der Nähe von Boston das Dover Sun House.

Ihre beiden Partnerinnen hatten sich bereits ausführlich und sehr erfolgreich mit der Nutzung der Solarenergie befaßt. Auch die Finanzierung übernimmt eine Frau, die Bildhauerin und Erbin Amelia Peabody aus Boston.

Das Sun House ist das erste Haus, bei dem neben dem Einsatz von Flachkollektoren auch ein passives Solarenergiekonzept verwirklicht wird, mit dem es gelingt das Fünf-Zimmer-Haus so zu konstruieren, daß es das ganze Jahr über ausschließlich mit Hilfe von Sonnenenergie beheizt werden kann.

Kernelement ist eine großflächige ‚Hitze-Falle’, die aus zwei getrennten Glasscheiben mit einer schwarzen Metallplatte dazwischen besteht. Hier wird die Luft auf rund 65°C erhitzt und dann mittels Ventilatoren im Haus verteilt. Dabei wird als Wärmespeichermedium statt Wasser Glaubersalz (Natriumsulfatdekahydrat) eingesetzt.

Der Einzug erfolgt am 24.12.1948 und ein Cousin von Telkes lebt mit seiner Frau und seinem Kind drei Jahre lang darin, bis das System versagt. (Der Nomenklatur des MIT zufolge wird es – aus mir unverständlichen Gründen – als Solarhouse VI bezeichnet). Das Dover Sun House wird übrigens 2010 abgerissen.

Noch einige Informationen zu Telkes, die auch als ,Königin der Sonnenenergie’ bezeichnet wird. Die im ungarischen Budapest geborene Wissenschaftlerin studiert physikalische Chemie, reist 1925 in die USA und arbeitet anfangs als als Biophysikerin bei der Cleveland Clinic Foundation. Nach ihrer Einbürgerung wechselt sie zu Westinghouse Electric, wo sie als Forschungsingenieurin Instrumente entwickelt, die Wärme in elektrische Energie umwandeln.

Um 1939 herum führt sie die ersten Versuche in der Solarenergieforschung durch und startet dafür bald eine Kooperation mit dem Solar Energy Conversion Project des Massachusetts Institute of Technology (MIT), bei der sie sich mit thermoelektrischen Geräten beschäftigt, die ihre Energie über das Sonnenlicht beziehen.1945 wird sie außerordentliche Forschungsprofessorin am MIT.

Noch während des Zweiten Weltkriegs entwickelt sie ein Solar-Destilliergerät, das Sonnenlicht nutzt, um salziges Meerwasser zu verdampfen und in Trinkwasser umzuwandeln. Das Gerät, das zur festen Ausstattung von Rettungsbooten gehört, soll vielen Seeleuten und Piloten, die über dem Meer abstürzen, das Leben gerettet haben. Mehr darüber im Kapitelteil Solare Wasserentsalzung.

Später wechselt Maria Telkes ans New York University College of Engineering, arbeitet auch wieder für die Industrie, und wird schließlich Direktorin des Solarenergielabors der Melpar Inc. In Zusammenarbeit mit dem MIT und dem US-Energieministerium arbeitet sie ab 1981 an dem Ziel, ein kostengünstiges und schnell zu errichtendes Haus mit vielen Fenstern und PV-Paneelen zu bauen, so daß der gesamte Strom ausschließlich aus der Sonnenenergie gewonnen werden kann. Geplant wurde das Hausprojekt, nachdem der Ölkrieg von 1973 die Behörden zum Handeln gezwungen hatte.

Dieses mit Solarenergie betriebene Wohnhauses wird unter dem Namen Carlisle House bekannt, da es in Carlisle, Massachusetts, errichtet wird. Es zeichnet sich durch passive Solarheizung und -kühlung, Superisolierung, interne thermische Masse, Erdverkleidung, Tageslicht, ein dachintegriertes Solarthermiesystem und eine 7,5 kW PV-Anlage aus. Es benötigt keine fossilen Brennstoffe und exportiert überschüssigen Strom an das Versorgungsunternehmen - und ist damit das erste Wohnhaus in den USA, das mit einer netzgekoppelten PV-Anlage betrieben wird.

Als die mit vielen Preisen ausgezeichnete Telkes 1995 bei einem Besuch in Ungarn im Alter von 95 Jahren stirbt, laufen 20 Patente auf ihren Namen, die meisten davon im Zusammenhang mit der Solarenergie. Im Zuge der Recherche frage ich mich, was passiert wäre, wenn Telkes, die 1925 in die USA kommt, den weiter oben erwähnten libanesischen Erfinder Al-Sabbah getroffen hätte, der vier Jahre zuvor in die Vereinten Staaten gereist war - ich denke, es wäre ein professionelles solares Traumpaar geworden, das den Lauf der Dinge stark verändert hätte.

Ebenfalls im Jahr 1948 wird am MIT das Solarhouse II errichtet, und 1949 erfolgt dessen Umbau zum Solarhouse III, das ebenfalls als Heim bewohnt wird – von einer Studenten-Familie mit Kind. Nachdem das Haus im Dezember 1955 Feuer fängt, wird es allerdings abgerissen.

1950 findet am MIT in Cambridge eine Symposium zur solaren Wohnraum-Beheizung statt.

In diesem Jahr gibt es in Miami/Florida noch über 50.000 sonnenbetriebene Wasserkochgeräte – doch aufgrund des billigen arabischen Öls werden sie bald danach restlos abgeschafft.

1952 beginnen die Bell Laboratories mit der Entwicklung von Solarzellen – aber das von Präsident Dwight D. Eisenhower ab 1953 weltweit forcierte Programm Atome für den Frieden bedeutet fast das Ende für dieses junge Projekt. Statt dessen fließen die Milliarden nun in den Ausbau der Kernenergie.

Im April 1954 demonstrierten die Bell Laboratories der Welt die erste Silizium-Solarzelle, die in der Lage ist, genügend Sonnenlicht in Elektrizität umzuwandeln, um ein aus ,Meccano' gebautes Spielzeug-Riesenrad zu betreiben. Die Zelle hat einen Wirkungsgrad von etwa 4 % (ander Quellen: rund 6 %).

Auf einem Foto von 1955 sieht man, wie eines der Bell-PV-Module versuchsweise auf einem Telefonmast installiert wird, um das erste solarbetriebene Telefongespräch zu führen.

1953 wird an der Universität von Wisconsin ein Symposium zur Nutzung der Solarenergie veranstaltet. Dan Trivich von der Wayne State University berechnet erstmals die theoretischen Wirkungsgrade der Spektralsensibilität verschiedener Materialien. Im selben Jahr konstruiert Frank Bridgers das Bridgers-Paxton Building, welches als das weltweit erste Bürogebäude gilt, das kommerziell solar beheizt wird.

In der Septemberausgabe 1953 des US-Magazins Mechanix Illustrated erscheint ein langer Artikel mit dem Titel: Why Don’t We Have… SUN POWER.

Auf den Abbildungen sieht man gewaltige Parabolspiegel-Anlagen, die thermische Kraftwerke zur Stromerzeugung antreiben. Im Grunde handelt es sich dabei um stark vergrößerte solarbetriebene Dampfmaschinen, wie sie – im Modell – bereits 1936 von Abbot vorgestellt worden waren (s.o.). Interessant und sehr vorausschauend klingt folgender Absatz aus dem Artikel:

„Die amerikanische Öffentlichkeit hat die Möglichkeiten der atomaren Stromerzeugung weit überbewertet. Da die technischen Schwierigkeiten und Strahlungsgefahren von Kernkraftwerken allmählich ans Licht kommen, beginnt sich auch das Interesse der Experten abzukühlen. Solarstrom auf der anderen Seite verursacht keine solche Kopfschmerzen...“

Am 25. April 1954 stellen Darryl M. Chapin, Calvin S. Fuller, und Gerald L. Pearson, Mitarbeiter der Laboratorien der Bell Company in Murray Hill, wo man die Photovoltaik nicht aus den Augen verloren hatte, die erste – und seit März zum Patent eingereichte – Silizium-Solarzelle vor: Ihr Solar Energy Converting Apparatus erreicht einem Wirkungsgrad von 6 %.

Die New York Times bezeichnet die Entdeckung als den „Beginn einer neuen Ära“. Später wird sogar ein Wirkungsgrad von 11 % erzielt.

Aus dem selben Jahr 1954 stammt auch das Foto des vermutlich ersten solaren Zigarettenanzünders.

1954 sponsern die UNESCO und die Indische Regierung ein Symposium in Neu Delhi, bei dem es um die Nutzung der Solar- und Windenergie geht. Von einer indischen Regierungsorganisation entwickelte Solarkocher werden dort für umgerechnet 14 $ verkauft.

Im selben Jahr wird in Phoenix, Arizona, die Association for Applied Solar Energy gegründet, die sich anfangs auf die Entwicklung von Systemen für Entwicklungsländer konzentriert. Eines ihrer Projekte läuft unter dem Titel Umbroiler: Man hatte umbrella (Regenschirm) und Broiler (Bratrost) zusammengezogen, um einen zusammenfaltbaren Solarkocher zu bezeichnen, dessen Erfindung später George Lof zugeschrieben wird (1957).

Zu diesem Zeitpunkt finden im Auftrag der Carnegie Institution in Washington, die der Arthur D. Little Inc. angehört, auch die ersten Versuche zur Algenzüchtung mittels Solarenergie statt. Die Chorella-Einzeller erhalten zusätzlich nur CO₂ und Salze.

Zuerst wird mit 150 cm hohen Glasreaktoren experimentiert, später mit einem Algenbecken in Form eines lichtdurchlässigen Plastikschlauches. Man dachte damals jedoch noch nicht an einen Einsatz als Biotreibstoff sondern an die Produktion eines günstig herzustellenden Viehfutters.

Auch die Geschichte der katalytischen Wasserspaltung scheint in diesem Jahr zu beginnen: Prof. Lawrence J. Heidt nutzt am MIT erstmals Cerium-Salze um mittels Sonnenlicht Wasserstoff herzustellen. Dies geschieht, weil die Ionen des Salzes unter dem Einfluß von Licht zwischen zwei Formen hin und her springen.

Das erste solarbetriebene Auto wird am 31. August 1955 in Chicago auf der Powerama Expo von General Motors gezeigt. Der mit 12 Selen-Fotozellen bestückte Entwurf von William G. Cobb ist allerdings nur 15 cm lang.

Ab November 1955 bietet das US-Unternehmen Hoffman Electronics Semiconductor Division unter einer Lizenz von Bell die ersten kommerziellen Photozellen an, die allerdings nur einen Wirkungsgrad von 2 % haben. Eine 14 mW-Zelle kostet 25 $, was einem Watt-Preis von 1.785 $ (entsprechend dem Dollarwert 1955) entspricht. Auch die Western Electric Co. beginnt im Jahr 1955 mit dem Verkauf kommerzieller Lizenzen für Silizium-PV-Technologien.

In Israel fängt man damit an, die Warmwasserversorgung von Haushalten durch Sonnenkollektoren zu sichern, und nur fünf Jahre später gibt es schon rund 150.000 damit ausgerüstete Haushalte; auch um die solare Raumheizung kümmert man sich hier schon früh.

Ebenfalls 1955 findet in Phoenix das First World Symposium on Solar Energy, sowie an der University of Arizona, Tucson, eine International Conference on Solar Energy statt.

Das erste solar betriebene Radio wird in der Aprilnummer 1956 des US-Magazins Popular Electronics vorgestellt. Der experimentelle Funkempfänger im Taschenformat wiegt nur 10 g und soll – voll aufgeladen – selbst in völliger Dunkelheit mehr als acht Monate lang funktionieren (was ich allerdings nicht verifizieren konnte).

Das von General Electric entwickelte Gerät verfügt über einen Mini-Akku, vier Transistoren und sieben Solarzellen.

In der damaligen UdSSR wird 1956 mit einer solaren Ammoniak-Maschine täglich eine halbe Tonne Eis produziert, weitere Versuchsanlagen werden in der Wüste Armeniens installiert. Dort scheint auch das Prinzip des Solar-Turmes erstmals umgesetzt worden zu sein.

Die beiden Erfinder Taylor Charles Fayette und James C. Livengood beantragen 1956 das Patent für ,Stromversorgungssysteme für große Höhen’, bei denen die Solarenergie Wärmekraftmaschinen betreibt, die elektrische Generatoren antreiben (High altitude power supply systems, US-Nr. 2.968.916, erteilt 1961).

1957 erreichen die Solarzellen der Firma Hoffman Electronics Corp. einen Wirkungsgrad von 8 %, und das Unternehmen stellt das erste Taschenradio namens Trans-Solar vor. In den folgenden Jahren werden mehrere Modelle verkauft, die mit Sonnenlicht oder Batterien betrieben werden.  1959 wird eine kommerzielle Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 10 % entwickelt. Dieser hohe Wirkungsgrad ist auf einen Gitterkontakt zurückzuführen, der den Widerstand der Zelle verringert.

Im Jahr 1960 kann das Unternehmen ein Solarmodul mit einer Effizienz von 14 % vorweisen. Nun wird auch das hier abgebildete Transistorradio-Modell KP-706 auf den Markt gebracht, das mit einem 12 cm langen und 3 cm breiten Solarpaneel ausgestattet ist.

Die oben bereits erwähnten Chapin, Fuller und Pearson, die inzwischen bei AT & T arbeiten, erhalten 1957 für ihren ,Solar Energy Converting Apparatus’ (den sie auch Solar-Batterie nennen) das US-Patent Nr. 2.780.765.

Ebenfalls  1957, und seiner Zeit um Jahrzehnte voraus, schlägt V. K. Baum aus Italien eine solare Turmanlage mit einem zentralen Absorber vor. Die erste Anlage wird dann von Giovanni Francia bei Santa Ilario in Frankreich errichtet (s.u.), bei der auch eine automatische Sonnennachführung zum Einsatz kommt. 20 Jahre später beteiligt sich Francia außerdem an der Planung einer 400 kW Anlage am Georgia Tech.

Am 17. März 1958 startet mit dem Vanguard I ein Satellit der Navy, der erstmals mit den neuen Photozellen ausgerüstet ist. Dieses System mit 0,1 W Leistung und 100 cm² Fläche betreibt einen 5 mW Reserve-Sender und funktioniert 8 Jahre lang. Die Kosten belaufen sich auf umgerechnet 2.000 $ pro Watt.

Daß der Satellit überhaupt mit Photozellen ausgerüstet wird ist Hans Ziegler von den Bell Laboratories zu verdanken, der Ende der 1950er Jahre als der führende Satellitenexperte gilt und einen regelrechten ‚Kreuzzug’ gegen den Einsatz von nur befristet funktionierenden Batterien - und für Solarzellen führt.

Mit der Einführung der Solarzelle in den USA beginnt ein neues Kapitel der Solarenergie, denn die direkte Umwandlung von Sonnenstrahlen in Elektrizität eröffnet nicht nur in der Raumfahrt viele neue Möglichkeiten.

Im Jahr 1958 präsentiert der bekannte amerikanische Architekt und Designer Charles Eames einen kleinen Solar-Motor – auch bekannt als seine ‚Do Nothing Machine’ – der mittels der Umwandlung von Sonnenwärme ein Universum aus kleinen, bunten Spielzeugen zum herumwirbeln bringt.

Ebenfalls 1958 beginnt man in Israel mit der Erforschung nicht-konvektiver Solarteiche, für deren Nutzung eine durch organische Dämpfe betriebene Turbine entwickelt wird.

Zudem entwickelt Harry Tabor am Nationalen Physikalischen Labor einen Solarmotor, der mit Monochlorbenzin bei einer Temperatur von 150°C betrieben wird.

Im selben Jahr 1958 stellt T. Mandelkorn in den US Signal Corps Laboratories die erste n-on-p Silizium-Solarzelle her, die resistenter gegen Strahlenschäden und damit besser für den Weltraum geeignet ist. Die Standard-Solarzellen von Hoffman Electronics erreichen derweil eine Effizienz von 9 %.

1959 wird in Lexington, Massachusetts, das Solarhouse IV des MIT eröffnet, Ergebnis eines Solarhaus Designwettbewerbs der Fakultät für Architektur.

Nachdem während drei Heizperioden die entsprechenden Daten gesammelt worden sind, verkauft das MIT das Haus an einen privaten Eigentümer.

Aus dem Jahr 1959 stammt die Vorhersage eines autonomen Solarrasenmähers, die neben der Illustration auch auf das eigentliche Problem hinweist: Viele Menschen zögern, ein Gerät mit scharfen Klingen zu kaufen, das von selbst auf ihrem Rasen herumfährt.

In der Juni-Ausgabe des Comicstrips Closer Than We Think von Arthur Radebaugh wird als größte Hürde genannt, herauszufinden, wie man ihn mit einem elektrischen Auge ,sehen’ lassen kann, damit er keine Hunde oder Kinder schreddert, die im Garten spielen.

Tatsächlich sei ein vollautomatischer, solarbetriebener Rasenmäher bereits im fortgeschrittenen Forschungsstadium. Die Ingenieure wollen ihn mit einer Rolle Lochband steuern, ähnlich wie einen Computer in einer Geschäftsmaschine, und ihn mit gespeicherten Sonnenstrahlen betreiben. Zudem soll der Mäher einfach zu modifizieren sein, so daß er auch Dünger ausbringen oder Schnee räumen kann.

Auch das Unternehmen Silicon Sensors Inc. aus Dogeville beginnt 1960 mit der Produktion von Selen-Zellen. Und im Juni wird das erste solarbetriebene Funkgespräch zwischen Ost- und Westküste der USA geführt – wobei auf beiden Seiten auch jeweils 7.800 Solarzellen im Einsatz sind.

Charles Alexander Escoffery stellt 1960 seinen solarelektrischen Umbau eines Baker von 1912 vor (mehr darüber im entsprechenden Kapitel über Elektromobile und Hybridfahrzeuge).

Im August 1961 veranstaltet die UNO in Rom die erste Konferenz über Anwendungen von Sonnen-, Wind- und geothermischer Energie. Etwa die Hälfte aller vorgelegten Papiere befaßt sich mit Anwendungen der Solarenergie, häufig mit Blick auf den Einsatz in Entwicklungsländern (,The United Nations Conference on New Sources of Energy, solar energy, wind power and geothermal energy’).

Das Institute for Defense Analysis (IDA) in Washington DC veranstaltet 1961 die 1st PV Specialists Conference. Und im gleichen Jahr promovierte ein Doktorand von Prof. Ernst Schmidt an der Technischen Hochschule München mit dem Thema ‚Möglichkeiten der Ausnützung der Sonnenenergie für Münchner Verhältnisse’.

Der 1962 gestartete Kommunikationssatellit Telstar (das ist der, dem die Shadows einen ihrer tollen Songs gewidmet haben) wird durch 3.600 Solarzellen der Bell Laboratories mit Strom versorgt.

1962 errichtet das Natick Laboratory einen Solarofen, um damit an Schweinen Verbrennungsversuche durchzuführen, mit deren Ergebnissen Soldaten geschützt werden sollen. Der Ofen wird in White Sands, New Mexico, errichtet, da es dort keine Tierschutzbestimmungen gibt. Die Anlage kostet 230.000 $ und erreicht Temperaturen von über 6.500°C.

1963 hat die japanische Sharp Corp. Erfolg bei der Produktion praktisch einsetzbarer Siliziumzellen-Module. In Japan wird eine 242 W PV-Anlage installiert, die zu diesem Zeitpunkt als die weltweit größte Solarzellenanlage gilt.

In Colorado wird 1963 das bereits dritte Solarhaus gebaut.

Die linearen Fresnel-Reflektoren, die zur Solarnutzung eingesetzt werden, gehen eigentlich auf den Italiener Giovanni Francia im Jahr 1964 zurück, der u.a. auch die Anti-blockier-Bremse für Fahrzeuge erfunden hat. Durch die zu jener Zeit noch mindere Qualität der Reflektoroberflächen ist die Effektivität des Systems allerdings unbefriedigend. Seine damals angefertigten futuristischen Entwürfe werden erst 2005 wiedergefunden.

Ein 1966 gestarteter Satellit – ein astronomisches Observatorium – besitzt schon ‚Solarpaddel’ mit einer Leistung von 1 kW. Im gleichen Jahr wird im australischen Coober Pedy eine solare Wasserentsalzungsanlage mit einer Kapazität von 11 t Trinkwasser pro Tag errichtet. Und das amerikanische Verteidigungsministerium befaßt sich mit der bereits oben erwähnten Idee Hermann Oberths von Spiegeln im Weltall – hier allerdings aus anderen Motiven: Man würde damit nämlich gerne den nächtlichen vietnamesischen Dschungel erhellen.

Sojus 1 ist 1967 das erste bemannte Raumschiff, das durch Solarzellen mit Strom versorgt wird.

Ein interessantes Foto stammt aus dem Jahr 1967. Es zeigt Senator Edmund Sixtus Muskie nach einer Kongreß-Anhörung zum Thema Elektro-Autos – auf einem Elektroroller, wie er erst 40 Jahre später (und etwas moderner aussehend) massenweise auf  den Markt kommt.

Man bemerke auch das futuristische Autodesign im Hintergrund rechts, über das ich allerdings noch nichts herausfinden konnte.

Ebenfalls 1967 entdeckt Akira Fujishima den Honda-Fujishima-Effekt, der zur Hydrolyse in photoelektrochemischen Zellen verwendet wird.

Ansonsten ist es in den 1960er Jahren merkwürdig still um die Solartechnik, und aus dieser Zeit finden sich kaum neue Entwicklungen oder Umsetzungen. Signifikant sind allerdings die Bilder unseres Blauen Planeten, die 1968 zum erstmals eine breite Öffentlichkeit erreichen – und das Bewußtsein der Menschen nachhaltig beeinflussen.

In den frühen 1970er Jahren gelingt es Dr. Elliot Berman mit finanzieller Unterstützung der Exxon Corp., eine preisgünstigere Solarzelle mit weniger reinem Silizium zu entwickeln, womit er den Preis von 100 $ pro installiertem Watt auf 20 $ senken kann.

In die 1970er fällt auch die ‚Sage’ des innovativen Leutnants der US-Küstenwache Lloyd Lomer, der sich über seine unverständigen direkten Vorgesetzten hinwegsetzt um die Behörden davon zu überzeugen, daß die Bojen mit Solarzellen ausgerüstet werden sollten, um die immensen Kosten für die andauende Wartung und den Austausch der bis dahin genutzten nicht wiederaufladbaren Batterien einzusparen – und der später von Präsident Ronald Reagan dafür sehr gelobt wurde: Es sei Lomer zu verdanken, daß die neue Technologie inzwischen weltweit bei Bojen und Leuchttürmen zum Einsatz gekommen ist.

Eine weitere ‚Sage’ ist die von Vater Verspieren, einem französischen Priester, der sich im Auftrag der Regierung Malis mit den Grundwasserreserven des trockenen afrikanischen Landes beschäftigt. Er besichtigt in Korsika eine solarbetriebene Wasserpumpe, die von dem graduierten Studenten Dominique Campana in den 1970ern in Paris entwickelt, und anschließend von dem französischen Wissenschaftler Jean Roger praktisch umgesetzt worden war. Verspieren startet daraufhin Ende der 1970er ein sehr erfolgreiches Programm zum solaren Wasserpumpen, dem es zu verdanken ist, daß die Idee inzwischen weltweit bekannt ist.

Zhores Alferov und sein Team in der UdSSR stellen 1970 die ersten hochwirksamen Heterostruktur-Solarzellen aus Gallium-Arsenid her.

1971 erfindet Roger Riehl eine Armbanduhr ohne bewegliche Teile. Die Synchronar 2100 Solar LED Watch hat statt einem Ziffernblatt eine Solarzelle – während auf Knopfdruck die Zeit in Form aufleuchtender Zahlen auf der Seite der Uhr sichtbar wird. Bekannt wird die Uhr auch unter den Namen Ragen Synchronar, Ness Time Synchronar, Riehl Time Synchronar und Sun Watch.

Die Uhr verkauft sich trotz ihres Preises von 1.700 $ recht gut, sogar der ehemalige ägyptische Präsident Hosni Mubarak soll eine besessen haben.

Eine wichtige periphere Information: Dem Invention Secrecy Act von 1951 zufolge können Patentanmeldungen neuer Erfindungen in den USA der Geheimhaltung unterliegen und ihre Veröffentlichung eingeschränkt werden, wenn die Behörden glauben, daß ihre Offenlegung der nationalen Sicherheit schaden könnte.

Eine entsprechende Liste von 1971 zeigt, daß auch Patente für Photovoltaik-Solargeneratoren Gegenstand der Überprüfung und möglichen Einschränkung sein können, wenn ihr Wirkungsgrad höher als 20 % ist. Bei anderen Systemen zur Energieumwandlung ist dies der Fall, wenn sie Wirkungsgrade von mehr als 70 – 80 % aufweisen.

Unter dem Namen ‚Solar One’ baut die University of Delaware im Jahr 1973 eines der ersten mit Solarzellen ausgerüsteten Wohnhäuser, wobei hier sogar schon eine PV/Thermische-Hybridanlage zum Einsatz kommt, bei der die Zellen luftgekühlt werden, und die entstandene Warmluft zum Heizen genutzt wird.

Ebenfalls ab 1973 wird die US-Orbitalstation Skylab mit Solarzellenstrom versorgt.

Im Zuge der sogenannten Energie- bzw. Ölkrise von 1973, die auch als ,Ölembargo der arabischen Staaten’ bezeichnet wird und den Ölpreis um 300 % in die Höhe treibt, ändert sich die Situation in Richtung auf eine neue Akzeptanz gegenüber der Solarenergie und der erneuerbaren Energieerzeugung im allgemeinen.

Schon 1973 beruft die UNESCO in Paris eine Konferenz unter dem Titel Solarenergie im Dienste der Menschen ein, und 1974 wird – als Teil der OECD, der Europäischen Vereinigung für Wirtschaftliche Zusammenarbeit – die International Energy Agency (IEA) gegründet, worauf es zunehmend zu weit angelegter internationaler Zusammenarbeit auf dem Sektor der Solarenergie kommt.

Außerdem erfolgt in diesem Jahr die Gründung der U.S. Energy Research and Development Administration (ERDA), um die Kommerzialisierung der Solarenergie zu fördern; der Federal Energy Administration (FEA); sowie der Solar Energy Industries Association (SEIA), um die Interessen der Solarbranche zu vertreten. Die ERDA und die FEA werden 1977 zum U.S. Department of Enery verschmolzen, dem Energieministerum des USA.

Es ist allerdings charakteristisch für den Umgang mit erneuerbaren Energien im allgemeinen und mit der Solartechnik im speziellen, was Prof. Helmut Tributsch in einer SFB-Sendung im November 1990 darüber berichtet hat:

„Tatsache ist, daß die Entwicklungsmöglichkeiten der Solartechnologie trotz Energiekrisen und sehr positiver Aufnahme durch die Öffentlichkeit im ausgehenden 20. Jahrhundert immer sehr pessimistisch eingeschätzt worden sind. Ein typisches Beispiel ist eine Energiestudie über die Möglichkeiten der Solarenergie, welche die Bundesrepublik Deutschland nach der ersten Energiekrise im Jahr 1974 in Auftrag gegeben hat. Sie kam zu dem Ergebnis, daß der Beitrag der Solarenergie zum gesamten Energieaufkommen im Jahre 2000 nicht größer sein würde als 2 – 3 %. Die Politiker sahen demzufolge kaum ein Anlaß, viel Geld in die alternativen Energietechnologien zu investieren.

Diese Studie ist psychologisch bemerkenswert: Hier wurde zwei Jahrzehnte in die Zukunft eine technologische Vorhersage gemacht, ohne daß das Potential von Forschung und Entwicklung überhaupt einkalkuliert worden war.“

Wir begegnen diesem merkwürdigen Verhalten auch später immer wieder - so daß ich mich dazu entschlossen habe, dieses zum Kern meines Abschluß-Statements zu machen. Doch zurück zur Chronologie:

Mit Hilfe des amerikanischen Industriedesigners und Schriftstellers James ,Jay' Tennant Baldwin wird 1974 in New Mexico das weltweit erste Gebäude entwickelt, das ausschließlich durch Sonnen- und Windenergie beheizt und betrieben wird. Baldwin war ein Schüler von Buckminster Fuller und hatte bereits mit geodätischen Kuppeln experimentiert. Nun arbeitet er mit den Integrated Life Support Systems Laboratories (ILS), mit John Todd und den anderen Mitgliedern des New Alchemy Institute an Biosheltern.

Bioshelter sind Solargewächshäuser, das wie ein in sich geschlossenes Ökosystem verwaltet werden. Die Gruppen von Pflanzen, Tieren, Erde und Insekten sind so ausgewählt, daß geschlossene Kreisläufe von Lebenszyklen, Materialien, Wasser und Energie entstehen und nur minimale Eingaben von außen erforderlich sind. Sie ahmen natürliche Wachstumsrhythmen und Nährstoffkreisläufe nach. Es werden mehrere Bioshelter unter dem Namen The Ark gebaut, z.B. in Hatchville, Massachusetts, sowie in Spry Point auf Prince Edward Island in Kanada.

In Rex, Georgia, geht 1974 der erste solarbetriebene Schienenübergang in Betrieb. Und auf dem Dach des Showgebäudes ‚Universe of Energy’ (in Disney World) wird eine 13.000 m² große Solarfläche installiert. Sie ist zu dieser (und für eine sehr lange) Zeit der größte private Sonnenkollektor der Welt, der alle Heizungsanlagen, Warmwasserbehälter und Kühlaggregate der Experimental Prototype Community of Tomorrow (EPCOT) betreibt.

Und in dem Film James Bond - Der Mann mit dem goldenen Colt von 1974 wird gesagt: „Die Ölscheichs werden jeden Preis zahlen, damit die Sonnenenergie nicht auf den Markt kommt.“

Weiter mit der allgemeinen Geschichte der Solarenergie ab 1975...

oder

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