Die Verschmutzung von Kohlekraftwerken löscht still einen Teil der weltweiten Solarerträge aus

Verschmutzung senkt die Solarleistung auf globaler Ebene

Kohlekraftwerke verlängern nicht nur die Lebensdauer fossiler Stromsysteme. Neue Forschung zeigt, dass sie auch die Leistung von Solaranlagen untergraben, die sie eigentlich ersetzen sollen. In einer in Nature Sustainability veröffentlichten Studie kartierten Forschende unter Leitung der Universität Oxford und des University College London mehr als 140.000 Solar-Photovoltaik-Standorte weltweit und kombinierten diese Informationen mit Daten zur Luftverschmutzung, um abzuschätzen, wie viel Leistung verloren geht, bevor Sonnenlicht überhaupt die Module erreicht.

Die Antwort ist keineswegs gering. Das Team fand heraus, dass Aerosole, winzige in der Luft schwebende Partikel aus Quellen wie der Kohleverbrennung, die weltweite Solarstromerzeugung im Jahr 2023 um 5,8 % reduzierten. Das entsprach einem Verlust von 111 Terawattstunden Strom, ungefähr dem Jahresertrag von 18 mittelgroßen Kohlekraftwerken. In einer Zeit, in der Regierungen Fortschritte in Gigawatt neuer erneuerbarer Kapazität messen, argumentiert die Studie, dass die Atmosphäre selbst zu einem übersehenen Engpass geworden ist.

Eine versteckte Belastung für den Ausbau der Erneuerbaren

Die wichtigste Implikation ist nicht nur, dass einige Solarprojekte hinter den Erwartungen zurückbleiben. Vielmehr können Emissionen aus fossilen Brennstoffen die Produktivität der gleichzeitig hinzugefügten sauberen Energiesysteme direkt senken. Zwischen 2017 und 2023 erzeugten neue Photovoltaikanlagen im Durchschnitt jedes Jahr 246,6 Terawattstunden Strom zusätzlich. Im selben Zeitraum beliefen sich die aerosolverursachten Verluste bestehender Systeme auf 74 Terawattstunden jährlich, fast ein Drittel dieser Gewinne.

Dieses Ergebnis ordnet das Verhältnis zwischen bestehenden und neuen Energiesystemen neu ein. Kohlekraftwerke stoßen nicht nur Treibhausgase aus, die den Klimawandel über Jahrzehnte verschärfen. Ihre Verschmutzung kann auch unmittelbar die Leistung von Solaranlagen in den Regionen um sie herum und weiter leewärts drosseln. Praktisch bedeutet das: Jede Einheit Kohlestrom kann zusätzliche Kosten verursachen, indem sie die Leistung genau jener Infrastruktur senkt, die sie verdrängen soll.

Warum Kohle besonders auffällt

Um zu identifizieren, welche Verschmutzungsquellen für die Verluste verantwortlich waren, verfolgten die Forschenden die Herkunft der Aerosole und stellten fest, dass die Stromerzeugung aus Kohle ein wesentlicher Beitragender war. Der Effekt ist besonders sichtbar dort, wo Kohle und Solar parallel gewachsen sind. China wurde als klares Beispiel hervorgehoben, wo das großflächige Wachstum beider Systeme Bedingungen geschaffen hat, unter denen eine Energiequelle die andere materiell schwächt.

Der Erstautor Rui Song sagte, die schnelle Expansion erneuerbarer Energien habe diese Wechselwirkung bedeutender gemacht, als viele Planungsmodelle annehmen. Wenn Emissionen die Strahlungsumgebung verändern, dann könnte die Nennkapazität eines Solarausbaus seinen realen Beitrag überzeichnen. Die Frage ist nicht, ob Solar funktioniert, sondern wie viel seiner theoretischen Leistung von schmutziger Luft stillschweigend abgezogen wird.

Was die Forschenden anders gemacht haben

Die Studie hebt sich hervor, weil sie sich nicht nur auf lokale Fallstudien stützt. Indem sie Satellitenbeobachtungen nutzte, um Solaranlagen weltweit zu identifizieren, und diese Beobachtungen dann mit Atmosphärendaten kombinierte, schufen die Autorinnen und Autoren eine breite Abschätzung dafür, wie Verschmutzung die Stromerzeugung über Regionen und Zeit hinweg beeinflusst. Diese Größenordnung ist entscheidend. Sie legt nahe, dass es sich nicht um ein Nischenproblem der Ingenieurtechnik in wenigen verschmutzten Stadtkorridoren handelt, sondern um ein systemisches Thema, das für die globale Dekarbonisierungsplanung relevant ist.

Für Investorinnen und Investoren, Netzbetreiber und politische Entscheidungsträger bedeutet das: Die Lücke zwischen erwarteter und tatsächlich gelieferter Solarleistung lässt sich nicht immer durch Modulqualität, Wartung oder Wettervariabilität erklären. Auch die Luftqualität gehört in die Rechnung. Wenn Planer die Aerosoleffekte ignorieren, riskieren sie, den Ertrag erneuerbarer Energien zu überschätzen und die Vorteile einer zuerst stillgelegten, stark verschmutzenden Stromerzeugung zu unterschätzen.

Was das für die Energiepolitik bedeutet

Die Forschung weist auf eine einfache, aber politisch wichtige Schlussfolgerung hin: Saubere Luft kann die Solarwirtschaft nahezu sofort verbessern. Die Stilllegung von Kohlekraftwerken, strengere Emissionskontrollen und die Reduzierung von Partikelverschmutzung könnten die Leistung bestehender Solarfotten erhöhen, ohne ein einziges zusätzliches Modul zu bauen. In diesem Sinne wird Luftreinhaltung ebenso zu einer Strategie für höhere Erneuerbaren-Effizienz wie zu einer Maßnahme des Gesundheitsschutzes.

Die Studie legt außerdem nahe, dass die Reihenfolge in der Energiewende zählt. Wo Regierungen Solarzubau forcieren, während Kohle weiterhin stark genutzt wird, wird ein Teil des Nutzens durch atmosphärische Interferenzen wieder aufgezehrt. Ein schnellerer Kohleausstieg würde daher einen doppelten Gewinn bringen: Emissionen senken und zugleich die Produktivität bereits vorhandener kohlenstoffarmer Infrastruktur verbessern.

Daraus ergibt sich auch eine größere strategische Lehre. Die saubere Energiewende wird oft als Rennen um mehr installierte Kapazität diskutiert. Diese Studie argumentiert, dass der Schutz der Leistung dieser Kapazität ebenso wichtig ist. Ein Megawatt Solarstrom hat nicht in jeder Atmosphäre denselben Wert, und Verschmutzung kann eine direkte Steuer auf erneuerbare Erzeugung darstellen.

Während Länder gleichzeitig Elektrifizierung, industrielles Wachstum und geringere Emissionen anstreben, ist die Botschaft dieser Forschung ungewöhnlich konkret: Der Weg weg von der Kohle betrifft nicht nur künftige Klimastabilität. Er kann auch jetzt schon die Leistung der heutigen Solarinfrastruktur verbessern.

Dieser Artikel basiert auf einer Berichterstattung von Phys.org. Zum Originalartikel.