Energiequelle Sonne

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Die Sonne als Energiequelle

Sie ist rund 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt und 109 Mal so groß wie unser Planet – die Sonne. Sie besteht zu 70 Prozent aus Wasserstoff und zu 28 Prozent aus Helium, die übrigen 2 Prozent entfallen auf andere Elemente. Seit ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren hat die Sonne bereits die Hälfte des Wasserstoffvorrats in ihrem Kern zu Helium fusioniert.

Die Kraft der Sonne nutzen © Jürgen Fälchle, stock.adobe.com
Die Kraft der Sonne nutzen © Jürgen Fälchle, stock.adobe.com

Diese Kernfusion im Inneren des Gasballs sorgt dafür, dass die Strahlung der Sonne in Form von elektromagnetischen Wellen auf unseren Planeten trifft und ein Leben auf Erden überhaupt erst ermöglicht. Bis die Auswirkungen der Kernreaktion in der Sonne, die dann als Strahlung auf die Erde treffen, auf unserem Planeten spürbar sind, dauert es etwa 8 Minuten.

Energiequelle Sonne: Kernfusion produziert Energie
Energiequelle Sonne: Kernfusion produziert Energie

Das Energiepotenzial der Sonne

Irgendwann wird der Wasserstoffvorrat der Sonne allerdings verbraucht sein. Das dauert jedoch noch etwa 5 Milliarden Jahre, weswegen die Sonne aus menschlicher Sicht als schier unerschöpfliche Energiequelle mit enormem Leistungspotenzial gilt. Das Potenzial ist so groß, dass die auftreffende Energiemenge rund 5.000 Mal höher ist als der Energiebedarf der gesamten Menschheit.

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Nutzung der Sonnenenergie

Die wohl wichtigste Aufgabe der Sonnenenergie und zugleich ihr größter Nutzungsbereich liegt in der Erwärmung der Erde und der Photosynthese, die nur mit Lichtenergie möglich ist. Darüber hinaus werden aber auch Luftdruckunterschiede und Wasserkreisläufe direkt von der Sonnenenergie beeinflusst. Mit Hilfe moderner Techniken lässt sich dabei ein weites Spektrum der Sonnenenergie für den Menschen nutzbar machen. Hierbei ist nicht nur die direkte, sondern auch die indirekte Sonnenenergie von technischem Nutzen.

Direkte und indirekte Sonnenenergie

Zu den Energieformen, die die indirekte Sonnenenergie nutzen, zählt neben Windenergie, Wasserkraft und Gezeitenenergie auch die Bioenergie, wie Holz oder Biogas. Hierbei wird die von den Pflanzen während ihres Wachstums gespeicherte Sonnenenergie entweder durch Aufbereitung (Biogas) oder direkte Verbrennung (Holz) zur Strom- oder Wärmeerzeugung nutzbar gemacht.

Auch diese Formen der Energigewinnung sind von der Sonne abhängig
Auch diese Formen der Energiegewinnung sind von der Sonne abhängig

Doch auch die direkte Nutzung der Sonnenenergie ist möglich, um damit Strom beziehungsweise Wärme zu generieren. Hierzu wird die Sonnenenergie entweder mit Hilfe von Solarkollektoren in Wärmeenergie oder durch photovoltaische Anlagen in elektrische Energie umgewandelt. Sowohl die direkte als auch die indirekte Nutzung der Sonnenenergie zählt zu den Erneuerbaren Energien, deren Nutzung und Ausbau in vielen Ländern gefördert wird.

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Nutzbare Energiemenge der Sonne

Die eingestrahlte Energie und damit die nutzbare Energiemenge ist dabei stark von der Zusammensetzung des Sonnenspektrums, dem Einstrahlungswinkel auf die Erdoberfläche und der Sonnenscheindauer abhängig. Je nach Jahreszeit, Breitengrad und Uhrzeit ist die eingestrahlte Energie also nicht überall auf der Erde gleich intensiv.

Sonnenertrag Weltweit
Weltweite Verfügbarkeit der Solarenergie, Bildquelle: Wikipedia, Mlino76

In Mitteleuropa liegt die Strahlungsenergie bei rund 1.000 kWh je Quadratmeter, während die Intensität in der Sahara bei 2.350 kWh pro Quadratmeter liegt.

Die Globalstrahlung hat einen entscheidenden Einfluss auf den Ertrag
Die Globalstrahlung hat einen entscheidenden Einfluss auf den Ertrag einer Solaranlage

Das bedeutet jedoch nicht, dass sich die Nutzung der Sonnenenergie in den weniger strahlungsintensiven Regionen nicht lohnt. Selbst im „strahlungsarmen“ Deutschland liegt die eingestrahlte Energiemenge der Sonnen mit 900 bis 1.100 kWh pro Quadratmeter noch 200-fach über dem Primärenergieverbrauch der gesamten deutschen Bevölkerung.

Globalstrahlung Deutschland Jahressumme © Deutscher Wetterdienst
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