Wie der Klimawandel die Solarenergieproduktion verzerrt

Auf den ersten Blick erscheint Solarenergie als die stabilste und berechenbarste aller erneuerbaren Energiequellen. Anders als der Wind, der ohne Vorwarnung abflauen kann, oder die Wasserkraft, die von schwankenden Niederschlägen und Wasserständen abhängt, folgt der tägliche Rhythmus der Sonne einer verlässlichen Regelmäßigkeit. Die Sonne geht jeden Tag auf und unter, und über Jahrzehnte haben Wissenschaftler detaillierte Strahlungsdaten gesammelt, die es Energieplanern ermöglichen, den erwarteten Ertrag mit bemerkenswerter Genauigkeit zu berechnen. Diese Datensätze haben den weltweiten Ausbau der Solarenergie gestützt, Investitionsentscheidungen erleichtert, Netzstrategien geformt und Vorhersagen über die verfügbare Leistung in jedem Monat ermöglicht.

Doch dieses Gefühl von Gewissheit wird zunehmend untergraben. Der Klimawandel ändert zwar nicht die grundlegende Tatsache, dass die Sonne morgen wieder aufgeht, aber er verändert die Bedingungen, die bestimmen, wie viel dieses Sonnenlichts tatsächlich auf Solarmodule trifft und wie effizient es in Strom umgewandelt wird. Verschiebungen in den Wettermustern, steigende Temperaturen und die zunehmende Häufigkeit extremer Wetterereignisse verzerren lang etablierte Annahmen und machen die Solarproduktion weniger zuverlässig als es historische Durchschnittswerte vermuten lassen.

Die Folgen sind längst sichtbar. Von Hitzewellen in Europa, die die Moduleffizienz reduzieren, über Rauchschwaden nordamerikanischer Waldbrände, die tagelang das Sonnenlicht blockieren, bis hin zu verschobenen Monsunzyklen in Asien, die längere Wolkenperioden mit sich bringen – die Auswirkungen sind real. Was einst eine einfache Berechnung auf Basis von Strahlungstabellen und jahreszeitlichen Mustern war, ist nun ein bewegliches Ziel – und zwingt Betreiber, Forscher und Entscheidungsträger dazu, die Planung und das Management der Solarenergie neu zu denken.

Zunehmende Extremwetterereignisse

Eines der klarsten Anzeichen des Klimawandels ist der Anstieg von extremem und unvorhersehbarem Wetter. Für die Solarenergie bringt dieser Trend gleich mehrere Herausforderungen mit sich.

Stürme mit Starkregen oder dichter Bewölkung verringern die Menge an direkter Sonneneinstrahlung, die die Photovoltaikmodule erreicht, und senken die Stromproduktion oft um die Hälfte oder mehr. Ereignisse, die früher gelegentliche Unterbrechungen darstellten, treten heute häufiger auf und ziehen sich über Jahreszeiten und Regionen hinweg, in denen sie früher kaum vorkamen. Lange Perioden anhaltender Bewölkung – oft verursacht durch blockierte Wetterlagen – können die Solarproduktion wochenlang dämpfen und die Stabilität täglicher und monatlicher Prognosen untergraben.

Neben der reduzierten Einstrahlung kann extremes Wetter auch direkte Schäden verursachen. Immer heftigere Hagelstürme zerstören oder beschädigen Moduloberflächen, hohe Windgeschwindigkeiten gefährden Gestelle und Wechselrichter. Fällt eine Anlage dadurch aus, bricht die Produktion nicht graduell ein, sondern schlagartig – mit plötzlichen Versorgungslücken im Netz.

Auch systemisch stellen Extremereignisse eine Belastung dar: Überschwemmungen können Zufahrtswege und Verkabelungen unbrauchbar machen, Blitzeinschläge Wechselrichter zerstören. Selbst wenn die Module unversehrt bleiben, führen Inspektionen und Reparaturen zu tagelangen Stillständen.

Besonders ernst wird die Lage, weil diese Risiken nicht gleichmäßig verteilt sind. Regionen mit massivem Solarausbau – Südeuropa, der Südwesten der USA, Teile Indiens und Chinas – sind zugleich jene, in denen Modelle mehr Hitzewellen, Dürre mit plötzlichen Unwettern und veränderte Niederschlagsmuster prognostizieren. Hier überschneiden sich Ausbau und Verwundbarkeit direkt.

Steigende Temperaturen

Sonne beflügelt die Solarenergie, Hitze hingegen dämpft sie. Photovoltaikmodule sind für sogenannte „Standard-Testbedingungen“ von 25 °C ausgelegt. In der Praxis sinkt ihre Effizienz jedoch mit jedem Grad darüber. Bei kristallinem Silizium, der dominierenden Technologie, bedeutet das etwa 0,4–0,5 % Leistungsverlust pro Grad. Bei 40 °C Umgebungstemperatur liefern Module so 7–8 % weniger Strom als im Labor.

Mit dem Klimawandel verschärft sich dieses Problem. Hitzewellen werden häufiger, intensiver und dauern länger. In Südeuropa gehören Temperaturen über 45 °C mittlerweile fast jährlich zum Sommeralltag. Moduloberflächen erhitzen sich dann auf über 65 °C, wodurch die Verluste zweistellig werden.

Besonders kritisch ist das Timing: Wenn die Module durch Hitze weniger leisten, steigt gleichzeitig der Strombedarf durch Klimaanlagen. Statt dass Solarstrom die Spitzenlast deckt, bricht er genau dann ein, wenn er am dringendsten gebraucht wird. Netze geraten so unter Druck, müssen fossile Reservekraftwerke zuschalten und Kosten weitergeben.

Nicht nur die Module, auch Wechselrichter, Transformatoren und Batteriespeicher leiden unter hohen Temperaturen. Manche Systeme müssen sich abschalten, um Schäden zu vermeiden. Das macht die gesamte Infrastruktur anfälliger.

Zukünftig werden diese hitzebedingten Verluste fester Bestandteil jeder Planung sein. Entwickler setzen schon auf höher montierte Module für bessere Kühlung, hellere Dachflächen oder neue Materialien mit geringerem Temperatureffekt. Doch all das treibt Kosten und Aufwand – ein klares Zeichen, wie sehr steigende Temperaturen die einst „einfache“ Technologie verändern.

Verschobene Jahreszeiten

Solarproduktion folgt seit jeher dem Rhythmus der Jahreszeiten: lange Tage und hohe Sonnenstände im Sommer, kurze Tage und schwache Strahlung im Winter. Jahrzehntelang konnten sich Betreiber auf stabile Muster verlassen. Doch der Klimawandel verwischt diese Regeln.

Eine Schlüsselrolle spielt die Bewölkung. Durch veränderte atmosphärische Zirkulation verschiebt sich, wo und wann Wolken entstehen. Südeuropa erlebt nicht nur heißere, sondern auch diesigere Sommer mit häufigerem Saharastaub und länger anhaltenden Wolkenbändern. Regionen, die im Winter klare Tage gewohnt waren, sehen plötzlich Nebel und Dunstperioden.

Auch die Niederschläge verändern sich. In Asien kommen Monsune später, dauern länger oder entladen sich in heftigeren, kürzeren Schüben. Für Solarfarmen, die an historische Muster angepasst sind, heißt das: längere Flauten, gefolgt von plötzlichen Erträgen, die Netze belasten. Ähnliches gilt im Westen der USA: lange Trockenheit, unterbrochen von extremen Unwettern – weit entfernt von den sanften Ertragskurven der Vergangenheit.

Diese neuen Jahreszeiten wirken sich auch finanziell aus: Haushalte und Betriebe müssen mit ungeplanten Einbrüchen rechnen, Betreiber mit wackeligen Einnahmen. Langfristig reichen historische Daten nicht mehr, Prognosen müssen Klimamodelle einbeziehen.

Luftqualität und Aerosole

Auch bei scheinbar blauem Himmel kann die Solarleistung massiv sinken. Schuld sind Aerosole: winzige Partikel wie Staub, Rauch, Ruß oder Industrieabgase. Sie streuen und absorbieren Licht, sodass weniger direkte Strahlung die Module erreicht.

Der Klimawandel verschärft dies. Waldbrände brennen länger und intensiver, ihre Rauchschwaden legen ganze Regionen lahm. In Kalifornien 2020 brach die Solarproduktion um bis zu die Hälfte ein, obwohl die Sonne „schien“. In Australien während der „Black Summer“-Brände war die Lage ähnlich.

Auch Staubstürme nehmen zu. Wüsten dehnen sich aus, Windmuster verschieben sich, und Staub verdunkelt ganze Regionen. Selbst wenn der Himmel wieder aufklart, bleibt Staub auf den Modulen zurück und mindert die Leistung, bis er aufwendig gereinigt wird.

Industrie und Kohlekraft tragen ebenfalls bei. Zwar kann die Energiewende langfristig die Luftqualität verbessern, doch im Hier und Jetzt führen Hitze, stagnierende Luft und Abgase zu häufigeren Dunstperioden.

Aerosole sind schwer vorherzusagen. Sie treten plötzlich und lokal auf. Für Netzbetreiber bedeutet das unplanbare Einbrüche, für Investoren unsicherere Renditen.

Die Botschaft ist klar: Nicht nur wie viel Sonne scheint, sondern auch wie „sauber“ die Atmosphäre ist, entscheidet über den Ertrag. Und in einer heißeren Welt mit mehr Bränden, Staub und Schadstoffen wird dieser unsichtbare Faktor immer wichtiger.

Das große Ganze

Jeder dieser Faktoren für sich – Extremwetter, steigende Temperaturen, verschobene Jahreszeiten, Aerosole – stellt Solarenergie vor Herausforderungen. Zusammengenommen verändern sie das System grundlegend. Die einstige Gewissheit, dass Sonne die berechenbarste erneuerbare Energie sei, bröckelt.

Doch Solar bleibt unverzichtbar. Sie ist billig, sauber, skalierbar. Nur müssen wir unsere Planungen anpassen. Alte Strahlungsdaten oder starre saisonale Modelle reichen nicht mehr. Nötig sind Klimaprojektionen, bessere Wettermodelle, Echtzeitdaten.

Anpassungen finden auf vielen Ebenen statt: neue Modulmaterialien, widerstandsfähige Gestelle, Staubreinigungssysteme; auf Systemebene Speicher, Reservekapazitäten, gekoppelte Netze; auf Haushaltsebene Batterien und smarte Energiesteuerung. Und global bleibt Klimaschutz die einzige dauerhafte Lösung.

Solarstrom ist nach wie vor das Rückgrat der Energiewende – aber er ist nicht mehr so vorhersehbar wie einst. Der Klimawandel schreibt die Regeln neu.

Eine Antwort darauf ist intelligenteres Forecasting. Genau hier setzt mein Fusion Forecast an. Klassische Modelle wie GTI beruhen auf physikalischen Simulationen, KI-Modelle auf Mustern in historischen Daten. Jedes hat Stärken und Schwächen. GTI ist stabil, aber unflexibel bei Extremereignissen. KI passt sich an, kann aber übertrainieren oder bei geänderten Klimabedingungen driften.

Fusion Forecast kombiniert beides. Es berechnet GTI- und KI-Prognosen parallel und gewichtet sie dynamisch je nach aktueller Genauigkeit. Schneidet KI besser ab, steigt ihr Anteil. Liefert GTI stabilere Werte, verschiebt sich das Gleichgewicht zurück. Ein Korrekturterm sorgt dafür, dass Restfehler minimiert werden.