Kaum hatte sich der Preis von Solarzellen auf ein für terrestrische Anwendungen wettbewerbsfähiges Niveau reduziert, wurde ernst gemacht mit dem Marketing. Manche sprachen von mehreren Hektar großen Solarzellenreihen, die amerikanische Häuser und Fabriken mit Strom versorgen sollten. Doch die Leute von der Solar Power Corporation teilten diese Vision nicht. Solange die Module Strom erzeugten zu einem Preis, der etwa 40-mal höher war als der Preis, den die Amerikaner für Strom aus Kraftwerken bezahlten, erhoffte sich niemand aus dem Unternehmen, mit den Versorgungsunternehmen konkurrieren zu können. „Wir dachten nicht einmal daran“, sagte Clive Capps, internationaler Handelsvertreter für die Solar Power Corporation, in den frühen 1970er Jahren. Das Unternehmen erklärte 1973: „Die meisten Anwendungen, bei denen es sinnvoll ist, diese Module zu verwenden, befinden sich an netzfernen Standorten, wo es schwierig ist, Kabel zu verlegen.“
Solar Power dachte zum Beispiel über Energie für Navigationsinstrumente nach, etwa über solarzellenbetriebene Blinklichter und Nebelhörner für Bojen, da die Stromkabel selten dorthin reichten, wo sie festgemacht waren. In der Tat nahm Elliot Berman an, dass „der große Käufer die Küstenwache sein würde“. Einige Jahre zuvor hatte Hoffman Electronics im Versuch, neben dem Raumfahrtmarkt ein zweites terrestrisches Standbein aufzubauen, ein Prototypsystem für die Coast Guard, die Küstenwache der USA, installiert. Maurice Lostler, der Coast-Guard-Ingenieur und Spezialist für Navigationssysteme, der das Experiment leitete, äußerte die Überzeugung: „Eines Tages werden die Lichter, Hörner, Heulbojen und andere Navigationshilfen der Coast Guard betrieben von diesem alten Himmelsfeuerball, der Sonne.“ Weil es aber noch keine Sammlung von Einstrahlungsdaten für das ganze Land gab, war die Coast Guard der Meinung, dass sie keine brauchbaren Systeme für Regionen entwickeln könne, die so unterschiedlich seien wie Maine, Washington State, die südliche Küste Kaliforniens und Florida. Sie verzichtete daher darauf, die Ausstattung ihrer Navigationshilfen mit Photovoltaik voranzutreiben.
Als Berman in den späten 1960er Jahren in Japan war, auf der Suche nach einer relativ preiswerten Solarzelle, reiste er in die Bucht von Tokio, um sich eine solarbetriebene Boje anzuschauen, die schon eine Weile in Betrieb war. Er sah mit eigenen Augen, dass Solarzellen tatsächlich Navigationshilfen betreiben können, wenn die Batterieanschlüsse gut vor dem korrodierenden Salzwasser geschützt sind und das Problem mit den Möwen gelöst wird. Da eine Reinigung der Module nach jedem Vogelbesuch nicht in Frage kam, musste verhindert werden, dass Vögel sich überhaupt auf ihnen niederließen. Die Japaner hatten herausgefunden, dass Drahtspikes gute Dienste leisteten.
Zurück in Amerika, berichtete Berman der Coast Guard mit neuer Zuversicht vom Erfolg der Japaner, in der Hoffnung, dass die Küstenwache den Solarzellen eine zweite Chance geben würde. Obwohl sich der Hauptentscheidungsträger als High-School-Kumpel herausstellte, erwies er sich als „Stolperstein“. Er wollte das Thema weiter recherchieren. Berman stellte lakonisch fest: „Recherchieren kann man bis in alle Ewigkeit.“
Navigationslichter für Plattformen
Da die Küstenwache vorerst außen vor war, schlug jemand bei Solar Power vor, die Navigationslichter und -hörner auf Exxons Ölplattformen im Golf von Mexiko mit Photovoltaik zu betreiben. In den Exxon-Büros in New Jersey, wo auch die Solar Power Corporation ihren Hauptsitz hatte, wurde die Idee als blanker Unsinn abgetan. „Diese Plattformen sind geladen mit Energie! Wozu sollten sie Solarenergie brauchen?“, schrien die Exxon-Führungskräfte auf. Statt diese Meinung zu teilen, machten sich Berman und seine Kollegen auf zum Golf, um die Situation zu überprüfen. Die Informationsreise zeigte, dass die Plattformen, auf denen das Personal lebte, tatsächlich viel Energie hatten, die angrenzenden Arbeitsplattformen (die die Mehrheit ausmachten) jedoch nicht. Sie erfuhren auch, dass die Coast Guard Exxon in den späten 1940er Jahren, als die ersten Plattformen im Golf errichtet wurden, gesagt hatte, das Unternehmen solle Lichter auf den Plattformen installieren, da sie sonst ein Navigationsrisiko darstellten.
Da Exxon damals ein Offshore-Novize war, hatte die Firma nicht die leiseste Ahnung, wo sie die Lichter kaufen könnte. Beim Durchlättern des Telefonbuchs der Stadt Houston fand ein Exxon-Troubleshooter den Eintrag „Lighthouse, Incorporated“ und wählte die Nummer. Ein Mann antwortete, der sich Nathan „Available“ Jones nannte – Nathan „Verfügbar“ Jones. Er hatte in East Houston eine Garage, in der er Funkgeräte in Taxis und Sirenen und Blaulichter in Rettungswagen einbaute.
Der Exxon-Mitarbeiter erklärte das Problem und fragte Jones, ob er sich der Sache annehmen könne. Jones hatte nicht mehr als eine achtjährige Schulbildung genossen. Aber er war ein Mensch mit Untermehmergeist, der mit einem Vierteldollar in der Tasche nach Houston gekommen war. Und darum erkannte er, dass gerade seine große Chance bei ihm anklopfte. „Kein Problem“, sagte er. „Wer hat Ihnen übrigens gesagt, dass Sie Lichter auf diesen Plattformen haben sollten?“ Als er erfuhr, dass es die Coast Guard war, rief er sofort bei der Küstenwache an, um herauszufinden, wo man die Lichter kaufen könne. Er hörte, dass der einzige Hersteller von Navigationsleuchten in den Vereinigten Staaten in New Jersey ansässig war, und so nahm er den nächsten Flug Richtung Osten. Er wurde bald der Lieferant der Firma im Golf.
Mit der Zeit fanden Ölunternehmen überall im Golf neue Ölquellen, und sie überschwemmten ihn mit Plattformen. Sie kauften nicht nur Lichter von Available Jones, sie kauften auch riesige nichtwiederaufladbare Batterien, die großen Taschenlampenbatterien glichen, mit einem Gewicht von 227 Kilo und mehr, um die Lichter mit Strom zu versorgen. Availables neue Firma, Automatic Power, entwickelte sich zu einem Multimillionendollar-Geschäft, hauptsächlich durch Installation, Wartung und Ersatz dieser Batterien, die innerhalb eines Jahres oder schneller verschlissen waren.
Das Batteriegeschäft war die Quelle für den Großteil von Jones' wachsendem Wohlstand – und versorgte ihn mit Rolls-Royce-Limousinen und attraktiven jungen Frauen. Aus diesem Grund war er auch nicht daran interessiert, dass eine bessere Technologie seinen Reichtümern ein Ende setzte. Er beobachtete daher genau die Entwicklung der Energiequellen, die seinen Lebensunterhalt bedrohen könnten.
Nach etwa zwölf Jahren im Business erfuhr Jones 1959 von dem Versuch der Firma Hoffman Electronics, PV-betriebene Navigationshilfen zu vermarkten. Kurz darauf kaufte Automatic Power den Prototypen und lagerte ihn ein, um zu verhindern, dass irgendwer im Golf von dieser Technologie Wind bekommen könnte, die von der Firma als überlegen eingestuft wurde. Guy Priestley, der Available Jones als Chef von Automatic Power ablöste, machte keinen Hehl aus der Motivation der Firma, Photovoltaik zu unterdrücken. „Wir wollten Solar nicht auf den Markt bringen, da wir Primärbatterien verkauften. Und wir wussten, dass wir keine Batterien mehr verkaufen würden, sobald wir Solarmodule auf den Markt bringen. Also sagten wir: Sch…! Das wird unseren Markt beschneiden. Es ist besser, wenn wir diese Dinge erst dann auf den Markt bringen, wenn wir müssen.“ Die Konkurrenz zwang Available schließlich dazu.
Das Batteriegeschäft wurde so fieberhaft, dass Automatic Power mit Anfragen überflutet wurde. „Ab Mitte der Woche gingen die Verkäufer nicht mehr ans Telefon“, berichtet der jetzige Chef der Firma, Steven Trenchard. „Sie konnten nicht mehr liefern, und es waren nur wütende Kunden in der Leitung.“ Also beschlossen einige unternehmerisch denkende Verkäufer von Automatic Power, ihre eigene Firma zu starten, Tideland Signal Corporation. Unterkapitalisiert wie sie war, fand es die neue Firma schier unmöglich, Automatic Powers Marktstellung zu brechen.
Durch Recherchen erfuhr Solar Power, dass Automatic Power etwa 70 Prozent des Marktes beherrschte und Tideland Signal den Rest bediente. „Tideland war offensichtlich am Kämpfen“, erinnerte sich Berman, also sprach Solar Power natürlich zuerst Automatic Power an. Die Leute bei Automatic Power sagten dem Solar-Power-Handelsvertreter unumwunden: „Das, was Sie vorhaben, wird unseren Umsatz vermindern“, und sie begleiteten ihn zur Tür.
Bei Tideland hingegen wurde er komplett anders aufgenommen. Die Führungskräfte dort begrüßten das Produkt von Solar Power in der Überzeugung, dass „hier die Chance liegt, unseren Marktanteil zu vergrößern“.
Tideland klemmte sich richtig dahinter, und Besitzer von Bohrinseln erkannten bald, dass sie durch diese neuen Solarmodule viel Geld sparen würden. Denn die nichtwiederaufladbaren Batterien mussten alle zwei Wochen gewartet und häufig ausgetauscht werden – nur so genügten sie den hohen Ansprüchen, die an Sicherheitsgeräte gestellt werden. Die Lieferung und das Abholen von den Plattformen war eine lästige Pflicht. Die Batterien waren schwer und hochgiftig.
Hohe Kosten durch Batterien
All die Bootsfahrten und Hubschrauberflüge zu den Plattformen, um die Batterien zu warten, um neue heranzuschaffen und alte zurück ans Ufer zu holen, sorgten für saftige Rechnungen, ganz abgesehen von den hohen Kosten der Batterien selbst. Der Ersatz einer kaputten sonnenbetriebenen Batterie kostete 160 US-Dollar, der Ersatz einer nichtwiederaufladbaren Batterie dagegen 2.100 Dollar. Darüber hinaus konnte das gesamte photovoltaische System mit einer kleinen Reservejolle transportiert werden. Um eine nichtwiederaufladbare Batterie zu bewegen, bedurfte es eines Kranbootes, das 3.500 Dollar am Tag kostete. Aufgrund solcher Vorteile wendete sich die Öl- und Gasindustrie schnell der Photovoltaik zu. „Durch sie sparten wir Zeit und Geld, und das ist natürlich besser“, stellte ein ehemaliger Ingenieur für Navigationssysteme fest.
Bis Mitte beziehungsweise Ende der 1970er Jahre waren hunderte von Modulen für den Gebrauch auf den sich ständig vermehrenden Ölplattformen ausgeliefert worden. Alle großen Ölunternehmen kauften – Amoco, Arco, Chevron, Exxon, Texaco und Shell. Die Leute von Automatic Power, die zusehen mussten, wie ihr Marktanteil in die Hände von Tideland fiel, hatten auch ein Solarprodukt auf den Markt gebracht. Das Unternehmen kaufte Module bei einem anderen Photovoltaik-Pionier, bei Bill Yerkes, der in den späten 1970er und frühen 1980er Jahren an der Spitze des weltgrößten Photovoltaikunternehmens stehen würde, Arco Solar (heute Solarworld).
Technologische Verbesserungen an den Navigationshilfen machten Solar noch wirtschaftlicher. Neue Linsen und Tongeräte brauchten weniger Strom, was die Anzahl der Module für ihren Betrieb reduzierte. Der Markt für solarbetriebene Navigationshilfen erhielt einen weiteren größeren Schub Ende 1978, als die Umweltschutzagentur der USA, die Environmental Protection Agency (EPA), verbot, Batterien im Ozean abzuwerfen. Vor der EPA-Verordnung hatten die Mannschaften auf den Plattformen die hochgiftigen Batterien oft über Bord geworfen, statt sie in den Hafen zu überführen, damit sie entsorgt werden konnten. Die Öffentlichkeit war empört, als die Abendnachrichten Berge von alten Batterien zeigten, die bei Ebbe neben den Plattformen aus dem Wasser ragten und die Blei sowie andere toxische Substanzen enthielten. Dies führte zu einer bundesweiten Razzia. Als die EPA den Umgang und die Entsorgung dieser riskanten Gegenstände strikt regelte, konnte es sich niemand mehr leisten, abseits der Küsten riesige Batterien zu verwenden.
1980, nur sieben Jahre nach ihrer Einführung, waren solarbetriebene Navigationshilfen der Standard im Golf von Mexiko. Damals bestieg ein Forbes-Reporter ein Garnelenboot, um sich die Verbreitung von Solartechnik im Golf mit eigenen Augen anzusehen.
Draußen auf See, „inmitten von hunderten von Ölplattformen“, die sich so weit erstreckten, wie er sehen konnte, nahm der Reporter sein Fernglas heraus. Er entdeckte, dass jede Plattform mit einem viereckigen Panel ausgestattet war, „etwa vier mal zwei Fuß groß, das silbrige Kreise umschloss“. Das waren natürlich Photovoltaikmodule. Wie sich herausstellte, waren die 20.000 bis 25.000 Lichter, die die Photovoltaik im Golf betrieb, ein größeres Geschäft als alle anderen, die die U.S. Coast Guard hätte anbieten können. „Wenn man nur einen Teil dieses Markts beherrschte“, stellte Priestley fest, „lief das Geschäft recht gut“. Und weil sowohl Tideland Signal wie auch Automatic Power ihre Geschäftstätigkeit auf mehr als 100 Länder ausgedehnt hatten, verbreiteten sich PV-betriebene Navigationshilfen in der ganzen Welt.
Nächster Kunde: Erdgasfirmen
Die offene See war nicht der einzige Standort, an dem die Öl- und Gasindustrie Strom brauchte, aber Schwierigkeiten hatte, ihn zu beschaffen. Ein großer Teil des Hugoton-Feldes, eines riesigen Erdgasfeldes mit Zentrum im südwestlichen Kansas, das bis nach Oklahoma und Texas reichte, hatte zum Beispiel keine Stromquelle in der Nähe. Wie einer der Ingenieure sagte: „Man befand sich in der Mitte von Nirgendwo.“ Die Gasbohrungen durchliefen die Glorietta-Formation, die Salzwasser enthielt, was die Bohrrohre rasch korrodieren ließ und es unmöglich machte, das Gas zu extrahieren. Hätte es Versorgungsleitungen in der Nähe gegeben, hätte es eine einfache korrosionsschützende Lösung gegeben: Strom in die Erde neben den Rohren schicken, um die angreifenden Moleküle, die Korrosion verursachen, elektrochemisch zu zerstören. Doch in netzfernen Gebieten, wie im größten Teil des Hugoton-Feldes, „verbieten es die Kosten, konventionelle Stromleitungen aufzubauen“, schrieb das Oil and Gas Journal 1980.
An solchen Standorten behalfen sich die Korrosionsexperten oft damit, ein andersartiges Metall neben dem Gegenstand, der Schutz brauchte, zu platzieren. Die beiden unterschiedlich geladenen Metalle verhalten sich wie gegenüberliegende Pole einer Batterie, was dazu führt, dass elektrischer Strom durch die Erde fließt. Auf dem Hugoton-Feld konnte jedoch auf diese Weise nicht genügend Strom generiert werden, um die Bohrlochverrohrung korrosionsfrei zu halten. Also wurden thermoelektrische Generatoren herbeigeschafft, die durch Erdgas oder Propan betrieben wurden. Die Ingenieure, die für den Korrosionsschutz der Glorietta-Quellen zuständig waren, hatten gehofft, die thermoelektrischen Anlagen mit lokal erzeugtem Gas zu betreiben, doch unglücklicherweise zerstörte dessen hoher Phosphoranteil die Abzüge der Generatoren. Das Gas enthielt außerdem eine Menge Feuchtigkeit, die im Winter gefror. Darüber hinaus litten auch die Generatoren selbst an Korrosionsproblemen.
Die Unfähigkeit der alternativen Energiequellen, Bohrlochverrohrungen wirksam zu schützen, waren auch Larry Beil bekannt, einem Korrosionsexperten, der am Hugoton-Feld eingesetzt war. Ein Artikel, den Beil in einem populärwissenschaftlichen Magazin gelesen hatte, brachte ihn auf den Gedanken, Solarzellen auszuprobieren. Mit Photovoltaik, dachte Beil, konnte die kraftvolle südwestliche Sonne die Elektrizität generieren, die gebraucht wurde, um die Bohrlochköpfe intakt zu halten. Auf Beils Empfehlung hin kaufte sein Unternehmen einige ausgemusterte Zellen von Spectrolab, einem Unternehmen, das Module für Satelliten baute. Obwohl die Zellen nicht den strengen Standards des Raumfahrtprogramms genügten, funktionierten sie auf der Erde einwandfrei. Und als das Interesse an der Raumfahrt in den frühen 1970er Jahren zurückging, mussten Zellhersteller, die sich auf Satelliten verlassen hatten, um ihre Brötchen zu verdienen, neue Märkte erschließen. Jedoch führte die Mühe, all diese sehr kleinen Raumfahrtzellen zu einem Modul zu verdrahten, zu einem recht teuren Produkt.
Konzentratoren und Tracking-Mechanismen
Im Bestreben, den Preis zu senken, experimentierte Beil damit, die Sonnenenergie auf die Zellreihe zu konzentrieren. Er dachte, dass eine Erhöhung der Menge an Sonnenlicht auf jedem Modul die Anzahl der Module, die an einem Standort gebraucht wurde, verringern und so die Gesamtkosten reduzieren würde. Doch das funktionierte nicht. Jede Zelle musste an dem Ende eines polierten Metalltrichters angebracht werden, und das Modul musste den ganzen Tag lang der Sonne folgen, um die Konzentratorgeräte im Fokus zu behalten. Die Hinzunahme von Konzentratoren und Tracking-Mechanismen zu dem Modul erwies sich als teurer als die Verwendung des ursprünglichen Spectrolab-Produkts. Beils Suche nach einem preiswerten photovoltaischen System führte ihn zu Solar Powers Fabrik in Massachusetts. „Unsere Kosten trieben uns dazu, ihre Module zu verwenden“, gab Beil zu.
Nachdem er endlich ein kostengünstiges Produkt gefunden hatte, mit dem er arbeiten konnte, brachte Beil es auf den Markt und entwickelte eine Methode, den Kunden Solarenergie näherzubringen. „Wir installierten ein Testsystem für ein Unternehmen. Es funktionierte, das Unternehmen war glücklich“, erklärte er. „Dann wurden mehr und mehr gekauft, bis das Gasfeld voll davon war.“ Heute, schätzt Beil, „gibt es wahrscheinlich zwischen 4.000 und 5.000 photovoltaische Systeme“, die elektrischen Strom liefern, um unterirdische Bohrschächte und Pipelines in den Vereinigten Staaten zu schützen.
Noch mehr photovoltaische Antikorrosionssysteme wurden außerhalb der USA installiert. Weltweit wurden neue Gas- und Ölfelder erschlossen, um die steigende Nachfrage nach Energie zu decken. An den meisten dieser Standorte, wie in Nordafrika und im Mittleren Osten, gab es Sonnenlicht im Überfluss, aber der Zugang zu Elektrizität, die von Energieversorgern erzeugt wird, war begrenzt. Die Pipeline zwischen Saudi-Arabien und dem Mittelmeer führte über extrem verwüstetes, von der Sonne verbranntes Territorium. „Sie sprechen von Leitungen, die tausende von Meilen lang sind, die Schutz brauchen, von jeder Stromquelle aber weit entfernt sind“, erklärte Lou Shrier, eine Exxon-Führungskraft. Folglich kam die Verwendung von Photovoltaik zum Schutz von Bohrschächten und Pipelines richtig in Schwung, so dass Korrosionsschutz bis 1980 ein wichtiger Markt geworden war.
Strom für Vermessungsgeräte
Die Photovoltaik half Ölunternehmen auch bei der Suche nach neuen Ölfeldern. Mitte der 1970er Jahre begann Shell Canada Resources, sich auf Solarmodule zu verlassen, um Vermessungsgeräte zu betreiben, die Werte von Satelliten empfingen. Um eine präzise Positionierung zu ermöglichen, mussten die Werte in Drei- bis Vier-Tages-Zyklen ausgewertet werden. Weil die Vermessungsgeräte durch Photovoltaik automatisch betrieben werden konnten statt wie bisher manuell, musste Shell die Techniker nicht mehr täglich für teures Geld einfliegen lassen, um die Daten auszuwerten.
Öl- und Gasproduzenten mussten außerdem überprüfen können, ob der Strom die Rohre tatsächlich vor Korrosion schützte. Zusätzlich mussten sie die Öl- und Gasmengen sowie Druck und Temperatur genau registrieren, und das an weit entfernten Bohranlagen und Quellen. Um diese Werte zu erfassen, hätte man auch Ablesepersonal hinausschicken können, das hunderte von Meilen am Tag hätte fahren müssen oder, im Falle von Offshore-Anlagen, mit einem Boot oder einem Hubschrauber hätte hingebracht werden müssen. Stattdessen entschied sich die Industrie für Photovoltaikanlagen, nicht nur um netzferne Datenerfassungsgeräte zu betreiben, sondern auch um den Strom für die Übertragung dieser Informationen an die Zentrale zu liefern.
„Die Öl- und Gasindustrie brachte uns in Gang“, bemerkte Bill Yerkes. „Wir hatten die Lösung für ihre Probleme. Und sie hatten das Geld, um die Solarausrüstung zu kaufen, die gebraucht wurde.“ Das, sagte Yerkes, „hielt uns am Leben während unserer ersten Jahre im Business“. Und Steve Trenchard von Automatic Power stellte fest: „Die Kommerzialisierung von Photovoltaik wäre ohne das Zutun der Ölindustrie um mindestens ein Jahrzehnt verzögert worden.“
Aufgrund ihrer unmittelbaren Erfahrungen waren die Ölunternehmen vom Potenzial der Photovoltaik überzeugt. Als die Öl- und Gaspreise in den späten 1970er Jahren jedes Maß überschritten, sahen viele im Erdölgeschäft, dass sich die Photovoltaik eines Tages zu einer wichtigen Energiequelle entwickeln könnte. Fast alle großen Ölfirmen investierten massiv in Solarzellen durch den Kauf von Mehrheitsbeteiligungen an jungen Photovoltaikunternehmen. Leute, die dem Big Business misstrauten, fürchteten konspirative Beweggründe: Ölunternehmen kaufen Solartechnologie auf, um sie anschließend zu zermalmen. Charlie Gay, ein Veteran der Photovoltaikindustrie, erklärte hingegen ganz realistisch: „Man gibt nicht hunderte von Millionen Dollar in Forschung und Entwicklung aus, wie es die Ölunternehmen gemacht haben, um eine Technologie zu zerstören.“
johnperlin@physics.ucsb.edu
Im nächsten Teil unserer Serie, „Captain Lomers Saga“, kämpft ein Ingenieur der Coast Guard für mehr Photovoltaik an den Küsten.
