Haben Sonneneruptionen einen Einfluss auf die Solarstromerzeugung?

Die Energie eines schnell rotierenden Körpers erzeugt normalerweise explosive Ausbrüche, sogenannte Sonneneruptionen, von der Sonnenoberfläche. Diese Art von Ausbrüchen ereignen sich in der Nähe von Sonnenflecken und setzen aufgrund der schnellen Freisetzung gespeicherter magnetischer Energie enorme Strahlungsmengen frei. Sonneneruptionen erzeugen auch koronale Massenauswürfe (Coronal Mass Ejections, CMEs), bei denen große Mengen geladener Teilchen durch Sonnenausbrüche in den Weltraum geschleudert werden.

Wenn die Erde von einem oder beiden direkt betroffen ist, kommt es auf der Erde zu geomagnetischen Stürmen, die Funk- und Satellitenübertragungen stören und möglicherweise das Stromnetz beeinträchtigen können.

Alle Sonneneruptionen werden mit der Klasse Im Jahr 2026 war eine M5.7-Sonneneruption für die Störung der HF-Funkübertragung/-effekte verantwortlich und erzeugte eine auf die Erde gerichtete CME. Wissenschaftliche Beobachtungen deuten darauf hin, dass die Sonne für einen Superflare der Klasse S- (Magnitude > X10) „überfällig“ sein könnte. Die ersten Eintrittswahrscheinlichkeiten werden voraussichtlich Mitte 2025 bis Mitte 2026 liegen.

Entgegen einem weit verbreiteten Missverständnis verleihen Sonneneruptionen den Solarmodulen keinen zusätzlichen „Energieschub“. Tatsächlich kann die Strahlung einer starken Fackel Photovoltaikzellen stören und ein Ladungsungleichgewicht erzeugen, das die Zelleneffizienz verringert und die Stromproduktion verringert.

Allerdings ist die direkte Bedrohung für bodengestützte-Solarmodule relativ begrenzt. Solarmodule selbst enthalten nur minimale Elektronik, wodurch das Risiko einer Beschädigung durch elektromagnetische Impulse oder direkte Flare-Strahlung gering ist. Die eigentliche Schwachstelle liegt woanders.

Bei weltraumgestützten Solaranlagen - auf Satelliten und Raumfahrzeugen - sieht die Sache anders aus. Hochenergetische Protonen aus Sonneneruptionen können zu plötzlichen, stufenweisen Einbrüchen der Array-Leistung führen. Untersuchungen haben gezeigt, dass solare Protoneneruptionen einen fast unmittelbaren Einfluss auf die Effizienz von Solaranlagen haben können. Im Jahr 2003 führte ein großer Sonnensturm zu einem durchschnittlichen Leistungsabfall von 3 % bei allen geostationären Raumfahrzeugen von EUMETSAT. Der Abbau durch Sonneneruptionsprotonen erfolgt in Form plötzlicher Abfälle von 3 % oder mehr, während der elektroneninduzierte Abbau stetig und allmählich erfolgt. NASA-Forschungen haben außerdem gezeigt, dass Strahlungsschäden, die durch Protonen von Sonneneruptionen verursacht werden, teilweise „ausgeheilt“ werden können - durch einen thermischen Prozess, der einen Teil des Schadens repariert - und möglicherweise Milliarden an entgangenen Stromverkäufen über die Lebensdauer des Satelliten hinweg vermeidet.

Obwohl die Solarpaneele selbst durch den Sonnensturm nicht allzu stark beeinträchtigt werden, werden die Komponenten, die dabei helfen, den Strom von diesen Paneelen an die Verbraucher zu liefern, durch den Sonnensturm extremen Auswirkungen ausgesetzt sein. Geomagnetisch induzierte Ströme (GIC) können möglicherweise durch lange Stromübertragungsleitungen fließen und möglicherweise Transformatoren beschädigen, Blindleistungsverluste verursachen, möglicherweise zu einem katastrophalen Zusammenbruch der Stromversorgung und zu großflächigen Stromausfällen führen.

Beispielsweise war der Stromausfall in Quebec im Jahr 1989 einer der bekanntesten {1}bekannten geomagnetischen Stürme-Ausfälle und ereignete sich bis nach New Jersey im Süden, als Transformatoren beschädigt wurden. Das Risiko eines Carrington-ähnlichen Ereignisses wie des Sonnensturms von 1859 könnte weltweite Störungen für Satelliten, GPS und Stromnetze (einschließlich Solarparks) verursachen. Diese Stromunterbrechungen werden tatsächlich den negativen Effekt haben, dass die Solarstromerzeugung aus Solarparks aufgrund elektrischer Schäden an der Elektronik, die die Einspeisung des Solarstroms ins Netz steuert, eingestellt wird.

Was die potenziellen Gefahren betrifft, so erzeugen die in Photovoltaikanlagen installierten Solarmodule Strom, während die Wechselrichter und Transformatoren diese Energie in eine elektrische Leistung umwandeln können, die mit dem Wechselstrom (AC) des Stromnetzes kompatibel ist. Alternde Komponenten eines Solarparks, wie etwa Wechselrichter und Transformatoren, können aufgrund von Alter oder mechanischem Versagen einem potenziellen elektrischen Ausfall ausgesetzt sein. Wenn ein geomagnetischer Sturm zuschlägt, kann er eine volatile elektrische Umgebung erzeugen, die bestehende fehlerhafte (veralterte) Komponenten eines Solarparks beschädigen könnte. Solche Ereignisse können das Risiko eines Totalausfalls dieser Komponenten erheblich erhöhen.

Über Hardwareschäden hinaus wirken sich Sonneneruptionen auf subtilere Weise auf die Solarstromerzeugung aus. Fackeln können die GPS- und Satellitenkommunikation stören, auf die viele Solarüberwachungs- und Netzmanagementsysteme angewiesen sind. Wenn die hochfrequente Funkkommunikation ausfällt -, wie es während der M5.7-Fackel im Mai 2026 passiert ist -, kann die Fernüberwachung und Steuerung verteilter Solaranlagen beeinträchtigt sein.

Netzbetreiber beziehen zunehmend Weltraumwetterwarnungen in ihre Planungen ein. In Texas hat ERCOT kürzlich eine Marktmitteilung im Zusammenhang mit einer geomagnetischen Warnung von bundesstaatlichen Weltraumwetterprognostikern aufgehoben und damit gezeigt, dass die Bedrohung selbst für südliche Netze real ist. Versorgungsunternehmen verfolgen Weltraumwetterwarnungen und können den Betrieb bei Bedarf anpassen. Die Herausforderung besteht jedoch darin, dass die Vorhersage von Sonneneruptionen und geomagnetischen Stürmen nach wie vor äußerst schwierig ist.

Für diejenigen, die darüber besorgt sind, ob Sonneneruptionen das tatsächliche Sonnenlicht reduzieren, das ihre Solarmodule erreicht, sind die Nachrichten beruhigend. Während der 11-jährige Sonnenzyklus Schwankungen in der außerirdischen Bestrahlungsstärke - des Sonnenlichts verursacht, das die obere Erdatmosphäre erreicht -, ist der Effekt bemerkenswert gering. Der Höhepunkt des Sonnenzyklus erhöht die außerirdische Strahlungsleistung nur um etwa 1 Watt pro Quadratmeter, was im Jahresdurchschnitt etwa einem Zehntel Prozent entspricht. Diese Schwankung wird durch die vorhersehbare saisonale Schwankung von 3,5 % in den Schatten gestellt, die durch die elliptische Umlaufbahn der Erde verursacht wird. „Der Versuch, den Effekt überhaupt in Berechnungen zur Modellierung der Sonneneinstrahlung einzubeziehen, ist von geringem Nutzen“, so Experten für Solarressourcen.

Vorbereitung auf den Sturm

Da sich der Solarzyklus 25 immer weiter verschärft, nimmt die Solarindustrie die Bedrohung ernst. Hersteller entwickeln immer mehr strahlungsbeständige Elektronik für Wechselrichter und Überwachungssysteme. Netzbetreiber entwickeln Abhilfestrategien, einschließlich der Möglichkeit, gefährdete Transformatoren während geomagnetischer Stürme zu isolieren. Und Forscher untersuchen weiterhin die Physik der Sonnenaktivität, um die Vorhersage zu verbessern.

Für Hausbesitzer mit Solaranlagen auf dem Dach ist der praktische Ratschlag klar: Die Module selbst sind robust und werden nur bei extremsten Ereignissen beschädigt. Die größere Sorge ist die Netzstabilität. Das Aufladen von Telefonen, das Bereithalten von Notfallausrüstungen und die ständige Information über Weltraumwetterwarnungen sind kluge Schritte.