Das Science-Fiction-Genre Solarpunk zeichnet Zukünfte, in denen Menschen im Einklang mit der Natur leben – auch mit Hilfe grüner Technologien, die heute schon existieren. Forscher und Designer arbeiten daran, vor allem Solarenergie stärker in unserem Alltag zu verankern, uns immer und überall Strom erzeugen zu lassen und Gebrauchsgegenstände nicht mehr als Wegwerfprodukte zu denken.
Von Michael Förtsch
Bis vor wenigen Jahren war Solarpunk noch ein ziemlich obskures Science-Fiction-Genre. Es war ein Gegengewicht zu Cyber- und Steampunk, das nicht von kaputten Welten erzählt, sondern eher vom Gegenteil. In den Erzählungen des Genres ist es der Menschheit gelungen, im Einklang mit der Umwelt zu leben – oder zumindest den Weg dahin zu beschreiten. Und das mithilfe sauberer Technologien wie Solar- und Windkraft, Wasserspeichern, nachhaltigen Batteriekonzepten, Hydroponik und Kreislaufwirtschaften, die das Wegwerfen in vielen Fällen unnötig machen. Die Gesellschaften in den Solarpunk-Erzählungen sind nicht perfekt, sie haben ihre Probleme und Herausforderungen – sonst wären diese Geschichten kaum unterhaltsam –, aber sie skizzieren vielfach einen erstrebenswerten und durchaus glaubwürdigen Rahmen für eine bessere Welt. Aus diesem Grund hat sich Solarpunk inzwischen zu einer Bewegung entwickelt, die über die Science Fiction hinausgeht.
Viele Menschen wollen eine Gesellschaft und Kultur nach dem Vorbild der fiktiven Ökowelten vorantreiben. Sie wollen Solarpunk-Zivilisationen ermöglichen und ein Solarpunk-Leben leben; ein futuristisches aber nachhaltiges Dasein im Einklang mit der Natur, nicht dagegen. Selbst wenn sie dafür klein anfangen müssen: mit einer Solaranlage auf dem Balkon, einer Rad- statt Autofahrt zur Arbeit oder einem kommunalen Garten, der mit der gesamten Nachbarschaft bestellt wird. Aber geht da noch mehr? Denn im Kern vieler Solarpunk-Utopien steht auch die Hoffnung auf eine radikal andere Energievision; der Traum nicht am Strom sparen zu müssen, weil wir ihn en masse auf nachhaltige Weise erzeugen können. Und zwar auch selbst, immer und überall, so dass die Gesellschaft Fortschritt und Technologie nicht dem Kampf gegen den Klimawandel opfern muss.
Glasscheiben, die Solarstrom erzeugen
Tatsächlich forschen Wissenschaftler rund um die Welt daran, Solarzellen an bisher undenkbare Orte zu bringen – und dadurch überall kleine Kraftwerke zu schaffen. Eine große Hoffnung stellt dabei sogenanntes Photovoltaikglas dar, also Glasscheiben, die wie Solarzellen elektrischen Strom erzeugen. Bereits seit 2014 arbeiten Forscher der Michigan State University mit dem Unternehmen Ubiquitous Energy an einer Methode, mit der theoretisch jede glatte Glasoberfläche in eine Solarzelle verwandelt werden könnte. Denn die Glasscheiben lassen das für Menschen sichtbare Licht passieren, fangen aber Licht im nahen Infrarotbereich ab. Möglich wird das durch transparente Halbleiterschichten, die als ein Mikrometer dünne Schicht mit Vakuumtechnologie auf das Glas aufgezogen wird und damit 30 bis 50 Prozent des Stroms einer vergleichbar großen Photovoltaikzelle erzeugt. Eine Installation derartiger Solarscheiben wird derzeit getestet. Ab 2024 sollen sie in Serie gefertigt werden.
Eine alternative Technik wollen Schweizer Forscher der École Polytechnique Fédérale de Lausanne perfektionieren. Sie arbeiten an sogenannten Grätzel-Zellen, die durch die Reaktion des Lichts mit einem elektrochemischen Farbstoff Strom erzeugen. Bereits seit 2012 liefern mit dieser Technik ausgestattete Fenster des SwissTech Convention Center und seit 2017 auch Fenster der Copenhagen International School einen Teil der Elektrizität, die die Gebäude verbrauchen. Rund 300 Megawattstunden und damit rund die Hälfte des Stromverbrauchs soll das Schulgebäude in Kopenhagen durch die transparenten Paneele generieren. Erst im Oktober 2022 erklärten die Forscher, dass sie eine Möglichkeit gefunden haben, die Effizienz und damit die Stromerzeugung der in verschiedenen Farben produzierbaren Scheiben drastisch zu steigern.
In kommenden Jahren könnten diese Technologien zahlreiche Fensterflächen vor allem in Wolkenkratzern zu massiven Energieproduzenten transformieren. Aber auch Fensterscheiben in normalen Wohngebäuden, die Abdeckungen von Werbeschildern oder auch die Scheiben in Automobilen. Noch ist der Wirkungsgrad vergleichsweise niedrig. Aber Richard Lunt, einer der Entwickler der Solarglasscheiben an der Michigan State University, ist überzeugt, dass Photovoltaikglas in Zukunft ähnlich viel zur Energiewende beitragen könnten, wie jetzt schon Photovoltaikaufbauten auf Hausdächern. „Wir haben Jahrzehnte an herkömmlichen Solarmodulen geforscht, um dahin zukommen, wo wir heute sind“, so Lunt. „An diesen transparenten Zellen arbeiten wir gerade mal einige Jahre.“
Eigene Solarenergie für alle – auch für Mieter!
Die in London lebende, aus den Niederlanden stammende Designerin Mireille Steinhage sieht vor allem die Demokratisierung von Solarenergie als einen wichtigen Weg in eine Solarpunk-Zukunft. „Ich denke, Solarpunk steht für das ultimative Ziel einer nachhaltigen Zukunft, die im Moment fast wie ein Märchen erscheint“, sagt sie zu 1E9. „Für mich wäre das eine Welt im Gleichgewicht, in der die Menschheit ein Teil der Natur ist und nicht über der Natur steht. Und keine Welt mit fliegenden Autos und solchem Kram.“
Ich denke, Solarpunk steht für das ultimative Ziel einer nachhaltigen Zukunft, die im Moment fast wie ein Märchen erscheint.
Mireille Steinhage
Um das zu erreichen sei es essentiell, eine nachhaltige Gesellschaft schaffen – und dafür sei es wiederum nötig, „den Menschen mehr Möglichkeiten zu geben, sich selbst zu versorgen“. Insbesondere jenen, die bisher wenig Optionen haben, ihr Leben und Wohnen energetisch nachhaltiger zu gestalten. „Es gibt viele Möglichkeiten für ein nachhaltiges Leben für Menschen, die Eigentümer von Häusern sind, wie Sonnenkollektoren, Wärmepumpen, Isolierung und vieles mehr, aber fast nichts davon ist für Menschen geeignet, die zur Miete wohnen“, sagt sie. „Ich denke, wenn wir eine nachhaltige Zukunft schaffen wollen, müssen wir auch diese Menschen in die Bewegung des Wandels einbeziehen.“
Steinhage hat ein Solar Blanket entwickelt: eine Heizdecke, die jedoch nicht an eine Steckdose angeschlossen wird. Stattdessen befindet sich am Ende eines Kabels ein kleines Solarpaneel das an eine Fensterbank gestellt oder direkt in ein Fenster geklebt werden kann. Die Solarzellen sollen – in Kombination mit einer kleinen Powerbank – genug Strom liefern, um die in die Decke eingeflochtenen Heizfasern auf über 27 Grad zu erhitzen.
Eine Wohnung lässt sich mit der dünnen Decke nicht heizen, aber sie soll in den kalten Monaten dort für Wärme sorgen, wo sie akut gebraucht wird. „Das Blanket konzentriert die Wärme auf einen unmittelbaren Raum und vermeidet die Verschwendung von Energie für das Beheizen eines ganzen Bereichs“, so Mireille Steinhage. „Die Decke ist am wirksamsten, wenn sie als wärmende Sitz- oder Liegeunterlage verwendet wird.“ Noch ist das Solar Blanket ein Prototyp, aber die Designerin sucht bereits nach Partnern, um sie zu verfeinern und letztlich produzieren zu lassen.
Andere Designer verfolgen ähnliche Herangehensweise. Darunter Marjan van Aubel, die 2021 eine Solarlampe namens Sunne vorstellte, die an schlanken Drähten in ein Fenster gehängt wird und mittels integrierter Solarzellen über den Tag hinweg eine Batterie füllt. Genutzt werden die gleichen hocheffizienten Sonnenkollektoren, die auch im Solarauto Lightyear One eingesetzt werden. Am Abend soll dadurch genug Energie gespeichert sein, um die Wohnung für Stunden in atmosphärisches Dämmerlicht zu hüllen. „Ich denke, das ist eine ziemliche Revolution“, sagte Marjan van Aubel bei einer Präsentation von Sunne. Es sei das erste Haushaltsgerät, das Menschen einfach so kaufen und besitzen können, um Solarenergie in ihrer Wohnung zu nutzen.
Mit einer mit 124.000 Euro finanzierten Kickstarter-Kampagne, einem Preis von mindestens 995 Euro pro Lampe und einer App für die Steuerung ist Sunne ein luxuriöses Designerstück, das sich viele wohl eher nicht leisten können, oder wollen. Aber laut Marjan van Aubel sei das Grundprinzip von Sunne im Grunde simpel und von anderen adaptierbar. „Um einen Wandel in der Wahrnehmung der Solarenergie zu fördern, muss sie auch für eine größere Gruppe von Menschen zugänglich sein“, so die Designerin. Und dafür brauche es Projekte, die „die Menschen mit der Solarenergie vertraut machen […] Sunne ist ein erster Schritt, um Solarenergie in unseren Alltag zu integrieren.“
Anziehbare Sonnenenergie
Durch die Forschung an Sonnenenergie werden Solarzellen nicht nur immer effektiver und unsichtbarer. Sie werden auch zunehmend mobiler. Es gibt ganz selbstverständlich Rucksäcke, die mit Solarzellen ausgestattet sind, um unterwegs das Smartphone zu laden. Auch Jacken und Hosen mit eingesetzten oder aufknüpfbaren Solarzellen existieren. Zumindest letztere sind allerdings noch die Ausnahme, weil sie etwas unpraktisch sind und ästhetisch eher fragwürdig. „Es sieht immer total maskulin, roboterhaft und irgendwie gleich aus“, sagt Elina Ilén von der Aalto-Universität in Finnland. Sie und ein Team wollen das ändern – und zwar, indem sie Solarzellen wirklich tragbar machen.
Ilén und ihre Forscherkollegen und -kolleginnen aus unterschiedlichsten Fachrichtungen arbeiten bereits seit fünf Jahren daran, „Sonnenenergie erntende Zellen in Textilien zu integrieren“. Oder anders gesagt: Sie wollen Solarzellen mit Stoff verschmelzen, um sie unsichtbar zu machen – und dadurch auch die Nachteile ausmerzen, die bisherige Solarkleidung hat. „Dazu gehören die Schadanfälligkeit durch Wasser, Kratzer oder einfach Krafteinwirkung“, sagt Elina Ilén gegenüber 1E9. Ganz so einfach ist das aber nicht, mussten die Wissenschaftler feststellen.
Dennoch fanden die Finnen eine Lösung, die praktisch und alltagstauglich sei. Sie nutzen bereits kommerziell verfügbare, aber sehr kleine und flexible Solarzellen, die sich miteinander verschalten und zu bieg- und krümmbaren Oberflächen zusammensetzen lassen. Diese werden dann mit speziell dafür gestalteten lichtdurchlässigen Stoffen überzogen. „Dazu haben wir ein robustes System zur Einkapselung der Zellen entwickelt“, sagt Ilén. „Wir laminieren sie praktisch zwischen zwei Stoffschichten, so dass sie nicht mehr zu sehen sind.“ Die Zellen seien unter den Textilschichten immer noch spürbar, aber „das Verstecken der Technologie eröffnet ganz neue Gestaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten“.
Zusammen mit den Textilproduzenten Foxa und Lindström haben die Entwickler stylische Jacken gestaltet, die die integrierten Solarmodule nicht erkennen lassen. Betrieben werden können mit dem generierten Strom der Jacken bislang kleine Sensoren – wie Feuchtigkeitsfühler, Thermometer, Beschleunigungssensoren oder Schrittzähler, wie sie in Smartwaches zu finden sind. Für mehr reicht es nicht – zumindest bislang. Um ein Smartphone zu laden, bekommen die Zellen nicht genug Sonnenlicht. Nur um wenige Prozentpunkte ließe sich der Akku mit der Jacke über einen Tag hinweg füllen. Aber die Forscher sehen trotzdem Anwendungsfälle. Etwa im Sport, bei professioneller Arbeitskleidung oder auch in der Pflege.
Wer ein Smartphone oder ein anderes größeres Gerät mit Sonnenenergie aufladen will, der kommt um den Solarzellen-Rucksack momentan also nicht herum. Doch das soll sich über die kommenden Jahre, mit den Fortschritten bei der Effizienz von Solarzellen und einer Weiterentwicklung der Solarkleidung noch ändern. Mit größeren Flächen und damit mehr Solarzellen lässt sich mit dem finnischen Solarstoff bereits jetzt auch mehr Strom erzeugen. „Eine Zelle hat eine bestimmte Kapazität, daher kann man durch das Hinzufügen weiterer Zellen die Kapazität gesteigert werden“, sagt die Finnin. „Wir sehen daher durchaus relevanten Nutzen in anderen Produkten.“ Die Solarstoffentwickler können sich beispielsweise Vorhänge, Jalousien. Terrassenüberdachungen oder sogar Teppiche vorstellen. Sind diese groß genug, ließen sich damit durchaus Lademöglichkeiten für elektronische Geräte betreiben oder Batteriespeicher realisieren.
Das Verstecken der Technologie eröffnet ganz neue Gestaltungs- und Anwendungsmöglichkeiten.
Elina Ilén
Solarplanen verwandeln Hausfassaden und Zelte in Kraftwerke
Auch die Niederländerin Pauline van Dongen sieht in Stoffen mit der Kapazität, grünen Solarstrom zu erzeugen, großes Potential. Wie die Designerin auf der Konferenz The Solar Biennale im September 2022 im niederländischen Rotterdam in einem Vortrag ausführte, könne mit solchen Stoffen eine „komplett neue Ästhetik für Gebäude“ geschaffen werden – insbesondere, wenn über Europa und Nordamerika hinausgedacht würde. Van Dongen arbeitet mit dem auf Zeltdesign und Stoffproduktion spezialisierten Unternehmen Tentech an einem Suntex genannten und aus recycelten PET gewobenem Stoff, der mit Polymerstreifen aus organischen Solarzellen durchzogen ist. Er soll dadurch hochflexibel und leicht sein, aber dennoch eine kleine aber in Summe nicht unerhebliche Menge an Solarstrom erzeugen können.
Laut Pauline van Dongen könnten mit diesem Stoff, der wind- und wetterfest sei, die Fassaden ganzer Häuser verkleidet und diese nahezu komplett in Solarstromkraftwerke verwandelt werden. Er könne eingesetzt werden, um Städte und Gemeinden neu zu denken und visuell zu transformieren. Er könne auch genutzt werden, um – im Zuge der Klimakrise – Gebäude in den Sommerzeiten mit einem Sonnenschutz zu versehen, der gleichzeitig einen Energiegewinn bedeutet. Aber das Material könne auch für Zelte, Markisen, Vorhänge, Sonnenschirme oder Bauplanen verwendet werden. Selbst wenn die einzelne Suntex-Plane nur wenig Strom liefere – die Masse könne einen Unterschied machen, glaubt die Designerin.
„Ich denke, es ist wichtig, die Gesamtheit zu sehen und es ganzheitlich zu betrachten“, sagte sie auf der Konferenz. Allerdings ist Suntex ebenso wie der Solarstoff der Forscher der Aalto-Universität in Finnland noch ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt. Die Herausforderung sei es jetzt, das Material zuverlässig und auf eine Weise in großer Menge produzieren zu können, dass es fehlerfrei und auch leicht wiederverwertbar ist. Bis dahin könnten durchaus noch einige Jahre vergehen.
Mehr Solarpunk lässt sich aber nicht nur dadurch erreichen, aus was Produkte gefertigt werden, sondern auch wie.
Reparierbarkeit ist punk!!!
Das Design von Alltagsgegenständen, vor allem aber von Technik, die wir regelmäßig nutzen, kann und muss sogar ein essentieller Teil einer Solarpunk-Zukunft sein. Dabei geht es nicht darum, in jeden Laptop oder jedes Smartphone eine Solarzelle einzubauen. Denn auch wenn es Beispiele für solche Integration gibt, sind diese nicht zwangsläufig sinnvoll. Es kommt schließlich darauf an, dass die Geräte lange und oft genug direkten Sonnenlicht ausgesetzt sind, um wirklich einen Teil der Energie erzeugen zu können, die sie verbrauchen. Sinnvoller ist daher, Geräte auf andere Weise energetisch positiv zu gestalten – und das bedeutet vor allem: sie nachhaltig und lange nutzbar zu designen. Davon sind mittlerweile auch immer mehr Designer und Produktentwickler überzeugt.
Hier lässt sich daher eine kleine, aber wachsende Bewegung erkennen. Bereits seit 2013 entwickelt und vertreibt das in den Niederlanden ansässige Unternehmen Fairphone eine Reihe gleichnamiger Smartphones. Deren Herstellung soll unter fairen Bedingungen erfolgen und die dafür nötigen Rohstoffe sollen aus Quellen stammen, die nicht unter ausbeuterischen Bedingungen erschlossen werden oder der Finanzierung von Kriegen dienen. Doch insbesondere sollen die Telefone durch einen modularen Aufbau leicht reparierbar sein – was sie auch sind. Wobei viele Nutzer und Tester noch Makel wie das vergleichsweise rechenschwache Innenleben kritisieren, das eine potentiell jahrelange Nutzung schwierig mache.
Ein anderes Projekt ist der Framework Laptop des gleichnamigen Start-ups. Es ist ein kompakter und dem Macbook-Air nachempfundener Rechner, der sich im Gegensatz zu seinem Vorbild jedoch leicht öffnen, reparieren und aufrüsten lässt. Tastatur, Arbeits- sowie SSD-Speicher und sogar das Mainboard lassen sich lösen, herausnehmen und austauschen. Dazu können über kleine Module die Anschlussmöglichkeiten wie USB-, HDMI- sowie Netzwerk-Buchsen und Micro-SD-Kartenleser an den Seiten des Gerätes gewechselt und den eigenen Wünschen angepasst werden.
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Laut Framework-Gründer Nirav Patel sollte der Käufer eines Gerätes das Recht und die Möglichkeit haben, es zu reparieren – und so lange zu nutzen, wie es seine Aufgabe erfüllen kann. Das kommt bei einigen Nutzern durchaus an. Auch andere Hersteller wie HP wollen ihre Geräte leichter reparierbar und pflegbar machen – wie etwa das Elitebook 845 G9 zeigt, das auch mehrere Komponenten ohne große Probleme austauschen und aufrüsten lässt. Ähnliches gilt für den als Pilotprojekt gestarteten Aspire Vero von Acer, dessen Hülle zudem zu 30 Prozent und dessen Tastatur zu 50 Prozent aus wiederverwertetem Plastikmüll aus dem Ozean besteht.
Es braucht Ästhetik und Design
Eine Zukunft wie in Solarpunk-Geschichten scheint derzeit noch weit entfernt. Zu sehr ist unsere Gesellschaft noch von fossilen Energien abhängig, zu wenig wird für die Verkehrs- und Energiewende getan. Doch einzelne Entwicklungen und Projekte machen Hoffnung, dass Solarpunk nach und nach zu einem Teil unserer Wirklichkeit werden könnte. Laut Mireille Steinhage sei eigentlich alles da, was es für eine solarpunkige Lebensweise braucht – jedenfalls, was die Technik angeht. Die Nutzung von Solar- und Windkraft sowie die Möglichkeit, Produkte nachhaltiger und langlebiger zu gestalten, seien zwar oft noch eine Herausforderung, aber noch vielmehr eine Sache des Willens. Da sieht die Designerin Steinhage ihre Kollegen sowohl in der Pflicht als auch als treibende Kraft.
Wenn Technologien und neue Konzepte wirklich in den Alltag der Menschen vordringen sollen, müssen sie auch begehrenswert und ihre Reparierbarkeit ein integraler Bestandteil ihres Designs sein, glaubt Steinhage. „Ich denke vor allem, dass all diese Technologien, die es bereits gibt, ästhetischer und ansprechender ausschauen sollten“, sagt sie. „Ich sehe immer mehr Designer, die in diese Richtung denken […], die so planen, dass sich Teile ersetzen lassen.“ Elina Ilén von der Aalto-Universität in Finnland sieht das durchaus ähnlich. Genau das sei auch einer der Antriebe, Solarzellen als Material neu und flexibel zu denken: eben um Designern und Produktgestaltern mehr Möglichkeiten und kreative Freiräume zu schaffen. Gelingt das, könnte der Weg in eine Solarpunk-Zukunft zunehmend einfacher und realistischer werden.
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