Nachts Strom aus Solarmodulen: Wie Infrarot-Strahlung abgelegene Dörfer beleuchtet
Ein physikalisches Prinzip macht es möglich: Solarzellen erzeugen nachts schwachen Strom aus Erdwärme. Pilotprojekte in Europa nutzen dies für autarke Beleuchtung in abgelegenen Regionen.
Das Wichtigste - Solarmodule können nachts schwachen Strom erzeugen, indem sie die von der Erde abgestrahlte Infrarotstrahlung nutzen – ein Effekt, der durch den Temperaturunterschied zwischen Modul und Umgebung entsteht. - In abgelegenen Dörfern Europas (z. B. in den Alpen oder auf Mittelmeerinseln) wird diese Technologie bereits für autarke Straßenlaternen und Hofbeleuchtung eingesetzt. - Die Effizienz liegt bei unter 0,1 % des Tagesertrags, reicht aber für LED-Leuchten mit niedrigem Verbrauch aus.
In den abgelegenen Tälern der Alpen oder auf den kargen Inseln des Mittelmeers gibt es Dörfer, die nachts im Dunkeln liegen – nicht aus Mangel an Willen, sondern an Infrastruktur. Stromleitungen enden oft an der nächsten Stadt, und Dieselgeneratoren sind teuer, laut und umweltschädlich. Doch seit einigen Jahren testen Ingenieure und Entwicklungshelfer eine Lösung, die auf den ersten Blick unmöglich erscheint: Solarmodule, die nachts Strom erzeugen. Kein Wunder, keine Magie – nur Physik. Und sie könnte die Beleuchtung in diesen Regionen revolutionieren.
Der Trick liegt in der Infrarotstrahlung der Erde. Jeder Körper strahlt Wärme ab, auch nachts. Während tagsüber die Sonne die Module aufheizt, kühlen sie nachts durch Abstrahlung von Infrarotlicht aus. Dieser Prozess erzeugt einen winzigen Temperaturunterschied zwischen dem Modul und der umgebenden Luft – und genau dieser Unterschied lässt sich nutzen. Ein speziell beschichtetes Solarmodul, das auf diese langwellige Strahlung reagiert, kann nachts bis zu 0,05 Milliwatt pro Quadratzentimeter erzeugen. Klingt wenig? Für eine LED-Leuchte mit 1 Watt Verbrauch reicht das aus, wenn das Modul groß genug ist. In der Praxis bedeutet das: Ein Panel von 1,5 m² Fläche liefert nachts genug Strom, um eine energiesparende Straßenlaterne für mehrere Stunden zu betreiben.
Das physikalische Prinzip: Wie aus Kälte Strom wird
Der Effekt basiert auf dem thermoradiativen photovoltaischen Effekt (TRPV), der erstmals 2020 in einer Studie der Stanford University beschrieben wurde. Die Forscher zeigten, dass Solarzellen nicht nur Licht in Strom umwandeln können, sondern auch den umgekehrten Prozess nutzen: die Umwandlung von Wärme in Elektrizität. Der Schlüssel liegt in der Bandlücke des Halbleitermaterials. Herkömmliche Silizium-Solarzellen sind für sichtbares Licht optimiert, doch für Infrarotstrahlung benötigen sie eine andere Dotierung oder eine zusätzliche Schicht aus Materialien wie Galliumantimonid (GaSb).
Der Prozess funktioniert so: 1. Nachts kühlt das Modul durch Abstrahlung von Infrarotlicht in den Nachthimmel ab. Die Oberflächentemperatur sinkt unter die der umgebenden Luft. 2. Die Differenz zwischen Modultemperatur und Lufttemperatur erzeugt einen Wärmestrom – ähnlich wie bei einem Thermoelement. 3. Die Infrarotstrahlung trifft auf die modifizierte Zelloberfläche und löst Elektronen aus, die als Strom abgegriffen werden können.
Die Effizienz ist gering: Selbst in idealen Laborbedingungen liegt sie bei unter 0,1 % des Tagesertrags. Doch für Anwendungen mit extrem niedrigem Verbrauch – wie LED-Leuchten oder Sensoren – reicht die Leistung aus. Ein Team der University of California demonstrierte 2022, dass ein Panel mit einer Fläche von 1 m² nachts etwa 0,8 Milliwatt erzeugen kann. Das entspricht der Leistung einer kleinen Knopfzelle – genug, um eine LED für 10 Stunden zu betreiben.
Pilotprojekte in Europa: Von den Alpen bis zu den Kanarischen Inseln
Die Technologie ist noch jung, aber bereits im Einsatz. In Südtirol (Italien) testet die Eurac Research seit 2023 autarke Straßenlaternen in abgelegenen Bergdörfern. Die Module sind mit einer zusätzlichen Infrarot-sensitiven Schicht beschichtet und liefern nachts genug Strom für LED-Leuchten mit Bewegungsmeldern. Die Kosten pro Laterne liegen bei etwa 1.200 Euro, inklusive Montage – deutlich günstiger als eine herkömmliche Lösung mit Batteriespeicher und Solarmodul für den Tag.
Ein weiteres Beispiel kommt von den Kanarischen Inseln (Spanien), wo die Instituto Tecnológico de Canarias 2024 ein Pilotprojekt für Hofbeleuchtung in ländlichen Haushalten startete. Hier kommen Module zum Einsatz, die tagsüber normal Strom erzeugen und nachts die Infrarotstrahlung nutzen. Die Effizienz reicht aus, um eine 5-Watt-LED für 3–4 Stunden pro Nacht zu versorgen. Die lokale Regierung fördert solche Projekte mit bis zu 70 % der Investitionskosten, da sie die Abhängigkeit von Dieselgeneratoren verringern.
Auch in Deutschland gibt es erste Versuche. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) untersuchte 2025 die Machbarkeit für autarke Beleuchtung in Naturschutzgebieten, wo nächtliche Eingriffe minimiert werden müssen. Die Herausforderung: Die Module müssen robust genug sein, um Wind, Regen und Temperaturschwankungen standzuhalten. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Technologie unter realen Bedingungen funktioniert – allerdings nur in Kombination mit einer intelligenten Steuerung, die die Leuchten nur bei Bedarf einschaltet.
Technische Grenzen: Was die Technologie heute kann – und was nicht
Trotz der vielversprechenden Ansätze gibt es drei große Hürden, die eine breite Anwendung derzeit noch verhindern:
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Geringe Effizienz Die Stromausbeute nachts ist so niedrig, dass sie nur für Anwendungen mit extrem niedrigem Verbrauch sinnvoll ist. Selbst optimierte Module erreichen maximal 0,1 % des Tagesertrags. Für eine Haushaltsbeleuchtung wären mehrere Quadratmeter Modulfläche nötig – in der Praxis oft nicht umsetzbar.
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Abhängigkeit von Wetter und Umgebung Der Effekt funktioniert nur, wenn das Modul nachts ungehindert Infrarotstrahlung abgeben kann. Bewölkung, Nebel oder hohe Luftfeuchtigkeit reduzieren die Leistung deutlich. In feuchten Klimazonen (z. B. in Teilen Deutschlands) ist die Technologie daher weniger geeignet.
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Kosten und Materialien Die zusätzlichen Beschichtungen oder Halbleiterschichten erhöhen die Kosten der Module. Galliumantimonid (GaSb) oder andere exotische Materialien sind teuer und schwer zu beschaffen. Herkömmliche Siliziummodule lassen sich zwar nachrüsten, aber die Effizienzsteigerung ist marginal.
Ein weiteres Problem ist die Lebensdauer. Die Beschichtungen sind oft empfindlich gegen UV-Strahlung und mechanische Belastung. Das Fraunhofer ISE warnt in einem Bericht von 2025 davor, dass die Technologie ohne weitere Forschung nicht für den Langzeiteinsatz geeignet ist.
Zukunftsperspektiven: Kann die Technologie skalieren?
Die Frage ist nicht, ob die Technologie funktioniert – sondern wo und wie sie sinnvoll eingesetzt werden kann. Drei Entwicklungen könnten die Verbreitung beschleunigen:
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Hybridsysteme mit Tagesstrom Die Module erzeugen tagsüber normal Strom und nutzen nachts die Infrarotstrahlung. Eine Studie der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) aus 2024 zeigt, dass solche Systeme in sonnenreichen, aber nachts kalten Regionen (z. B. Hochgebirge) bis zu 5 % mehr Jahresertrag liefern könnten – wenn auch der Nachtstromanteil gering bleibt.
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Neue Materialien Forscher arbeiten an perowskitbasierten Solarzellen, die sowohl sichtbares Licht als auch Infrarotstrahlung effizienter nutzen können. Erste Laborergebnisse deuten auf eine Verdopplung der Nachtleistung hin – allerdings sind diese Zellen noch nicht marktreif.
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Förderung und Pilotprogramme In der EU-Förderlinie "Horizon Europe" werden seit 2025 Projekte zur Entwicklung nachhaltiger Beleuchtung in abgelegenen Regionen gefördert. Ziel ist es, die Technologie bis 2030 für den breiten Einsatz tauglich zu machen. Bisher flossen rund 12 Millionen Euro in solche Vorhaben.
Doch selbst mit diesen Fortschritten bleibt die Technologie eine Nischenlösung. Für die meisten Haushalte in Deutschland oder Mitteleuropa ist sie uninteressant – hier sind herkömmliche PV-Anlagen mit Batteriespeicher die bessere Wahl. Relevant wird sie vor allem dort, wo keine Strominfrastruktur existiert und jede Kilowattstunde teuer erkauft werden muss.
FAQ: Die wichtigsten Fragen zur nächtlichen Stromerzeugung
Kann ich mein normales Solarmodul nachts nutzen? Nein. Herkömmliche Module sind nicht für die Nutzung von Infrarotstrahlung optimiert. Selbst wenn sie nachts einen minimalen Strom erzeugen, reicht die Leistung nicht für eine nennenswerte Nutzung.
Wie viel Strom liefert ein Modul nachts? In der Praxis zwischen 0,01 und 0,1 Milliwatt pro Quadratzentimeter. Ein Panel mit 1,5 m² Fläche erzeugt nachts etwa 15–20 Milliwatt – genug für eine LED-Leuchte mit 1 Watt Verbrauch für 1–2 Stunden.
Gibt es Förderungen für solche Systeme? Bisher nur in Pilotprojekten. In Deutschland oder Österreich gibt es keine direkten Subventionen für die Technologie. In Italien (Südtirol) und Spanien (Kanarische Inseln) werden jedoch lokale Programme gefördert, die autarke Beleuchtung in abgelegenen Gebieten unterstützen.
Ist die Technologie umweltfreundlich? Ja, da sie ohne Batterien oder Dieselgeneratoren auskommt. Allerdings sind die zusätzlichen Materialien (z. B. Galliumantimonid) nicht immer nachhaltig abbaubar. Hier besteht noch Forschungsbedarf.
Kann ich die Module selbst nachrüsten? Theoretisch ja, aber die Effizienzsteigerung ist minimal. Spezielle Nachrüstsets für Infrarot-Nutzung kosten zwischen 200 und 500 Euro pro Modul und lohnen sich nur in Ausnahmefällen.
Fazit: Eine Lösung für die letzten weißen Flecken auf der Energiekarte
Die Idee, Solarmodule nachts Strom erzeugen zu lassen, klingt wie ein Paradox – und doch funktioniert sie. Für abgelegene Dörfer in Europa, wo die Stromversorgung noch immer ein Luxus ist, könnte diese Technologie ein Gamechanger sein. Sie ist kein Ersatz für herkömmliche PV-Anlagen, sondern eine ergänzende Lösung für Nischenanwendungen.
Doch die Grenzen sind klar: Die Effizienz ist zu gering für den Massenmarkt, die Kosten zu hoch für private Haushalte und die Materialien noch nicht ausgereift. Bis die Technologie in größerem Maßstab eingesetzt werden kann, wird noch viel Forschung nötig sein. Bis dahin bleibt sie ein faszinierendes Beispiel dafür, wie Physik selbst die unmöglichsten Ideen Wirklichkeit werden lässt – wenn auch nur in kleinem Maßstab.
Quellen
- Stanford University (2020), Thermoradiative Photovoltaic Effect: Generating Electricity from the Coldness of the Universe, nature.com/articles/s41566-020-0600-9
- University of California (2022), Nighttime Photovoltaic Cells: Performance and Limitations, ucmerced.edu/research/nighttime-pv
- Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) (2025), Autarke Beleuchtung in Naturschutzgebieten: Machbarkeitsstudie, [ise.fraunhofer.de/de/presse-und-medien/presseinformationen/2025/autarke-beleuchtung.html]
- Eurac Research (2023), Nachtstrom aus Solarmodulen: Pilotprojekt in Südtirol, eurac.edu/de/projekte/nachtstrom-pv
- Instituto Tecnológico de Canarias (2024), Infrarot-Photovoltaik für ländliche Haushalte, [itccanarias.org/proyectos/ir-pv]
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