Die Kraft der Sonne
Ein Ende der fossilen Ressourcen ist absehbar und auch der Klimawandel erfordert ein Umdenken. Die Energieerzeugung aus regenerativen Quellen gewinnt zunehmend an Bedeutung. Hierzu gehört auch die Sonnenenergie, die sowohl für die Wärme- als auch die Stromerzeugung genutzt wird. Bei der Stromerzeugung lag der Anteil der erneuerbaren Energien in Deutschland für 2018 bei 40 Prozent.
Lange bevor die Erde entstand, begann das Kraftwerk Sonne zu arbeiten. Unablässig wird dort durch Kernfusion Energie erzeugt – ein Prozess, der noch viele Milliarden Jahre anhalten wird. Während dieser Kernfusion verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium und setzen dabei enorme Energiemengen frei.
In Form von Sonnenstrahlung erreicht ein Teil dieser Energie auch die Erde und kann hier genutzt werden. Nach Schätzungen liefert die Sonne umgerechnet täglich den weltweiten Energiebedarf von acht Jahren. Ein gewaltiges Potenzial: Vor allem in Äquatornähe ist die Sonneneinstrahlung so hoch, dass mit heutigen Technologien eine intensive Nutzung sinnvoll erscheint.
Solaranlagen: Nutzung der Wärme
Man kann die Sonnenenergie zum Heizen nutzen oder um sie in elektrischen Strom umzuwandeln. Dafür sind verschiedene Anlagentypen notwendig. Der Vorteil ist, dass kein CO2, Ruß oder Feinstaub entstehen wie etwa in Kohlekraftwerken oder bei der Verbrennung von Erdöl. Das macht die Nutzung der Solarenergie sehr umweltfreundlich.
Thermische Solaranlagen fangen das Sonnenlicht mit so genannten Solarkollektoren ein und nutzen die Wärmeenergie, um zum Beispiel im Haus das Wasser zu erwärmen oder die Heizung zu unterstützen. Voraussetzung ist, dass man die Energie in Wärmespeichern für die Nutzung in der Nacht oder zu sonnenarmen Zeiten zwischenspeichern kann.
Im größeren Maßstab arbeiten Solarkraftwerke. Parabolrinnen, Parabolspiegel oder Heliostate bündeln die Lichteinstrahlung auf einen Absorber, in dem extrem hohe Temperaturen entstehen und eine Flüssigkeit als Wärmeträger stark erhitzt wird. Die Wärme wird in einem nachgeschalteten Kraftwerk in elektrischen Strom verwandelt oder in ein Wärmenetz eingespeist. Solarkraftwerke können je nach Kapazität der Anlage ganze Regionen mit umweltfreundlicher Energie versorgen.
Im spanischen Almeria ist dies schon erfolgreich umgesetzt worden. Auf einem mehr als 100 Hektar großen Gelände wurde eine Spiegelfläche von 20.000 Quadratmetern installiert. In dieser Versuchsanlage werden verschiedene Möglichkeiten für die Umwandlung von Solarenergie in Strom erprobt und optimiert. Inzwischen gibt es kommerzielle Solarkraftwerke.
Auch in anderen Regionen der Welt wird an der Nutzung von Sonnenenergie und ihrer Umsetzung geforscht. Solarturmkraftwerke erzeugen Dampf und lassen durch eine besonders starke Konzentration der Sonnenenergie eine Temperatur von mehr als 1000 Grad Celsius entstehen. Ein Beispiel ist das Solarkraftwerk in Sevilla in Spanien.
Photovoltaik: Solarmodule für die Stromerzeugung
Photovoltaikanlagen eignen sich für die private, dezentrale Stromerzeugung. Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen miteinander verkoppelten Solarzellen. Über Halbleiterschichten wird in den Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom verwandelt. Dieser kann direkt genutzt werden, in Solarbatterien gespeichert oder auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Photovoltaikanlagen werden ständig verbessert. Es gibt sie mittlerweile in unterschiedlichen Formen und Ausstattungen, je nach Bedarf. Die Wirkungsgrade, das heißt die Effizienz der Energienutzung, variieren je nach Typ der Anlage. In der Praxis wurden schon Wirkungsgrade von mehr als 40 Prozent erzielt.
Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen verbessert sich ständig. Beeinflusst wird der Energieertrag von Faktoren wie den örtlichen Wetterbedingungen sowie der Art, der Ausrichtung und der Neigung der Anlage zur Sonne.
Das Potenzial in Deutschland weist je nach Region große Unterschiede auf. So ist die solare Strahlung in Süddeutschland im Durchschnitt höher. Aber auch in anderen Regionen wie auf Rügen und Fehmarn scheint die Sonne so oft und so lange, dass die Nutzung der Sonnenenergie besonders ergiebig ist.
Zukünftig werden für die Nutzung der Photovoltaik Flächen wie Gebäudefassaden, Industriebrachen und bedachte Parkplätze stärker in den Fokus rücken. Schon heute kann der Photovoltaik-Strom an einzelnen sonnigen Werktagen bis zu 45 Prozent, an Sonn- und Feiertagen sogar bis zu 60 Prozent unseres Stromverbrauchs im Haushalt abdecken.
Quelle www.planet-wissen.de