Energiequelle Sonne

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Die Sonne als Energiequelle

Solarenergie
Solarenergie © Jürgen Fälchle, fotolia.com

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 Metalle. Seit ihrer Geburt vor 4,5 Milliarden Jahren hat die Sonne bereits die Hälfte des Wasserstoffvorrats in ihrem Kern zu Helium fusioniert.

Diese Kernfusion im Inneren des Gasballs sorgt dafür, dass die Strahlung der Sonne in Form von elektromagnetischen Wellen unseren Planeten trifft und ein Leben auf Erden überhaupt 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.

Das Energiepotenzial der Sonne

Irgendwann wird der Wasserstoffvorrat der Sonne allerdings verbraucht sein und somit die Sonne zu radikalen Veränderungen zwingen. Das dürfte jedoch noch gut 5 Milliarden Jahre dauern, weswegen die Sonne als, aus menschlicher Sicht, schier unerschöpfliche Energiequelle mit enormem Leistungspotenzial gilt. Das Potenzial ist so groß, dass, obwohl nur ein Teil der eingestrahlten Energie durch die Atmosphäre bis auf den Erdboden gelangt, ohne zuvor absorbiert oder reflektiert zu werden, die auftreffende Energiemenge von 1,5 x 1018 kWh/Jahr rund 10.000 Mal höher ist, als der Energiebedarf der gesamten Menschheit von etwa 1,4 × 1014 kWh/Jahr.

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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, nur mit Lichtenergie möglichen, Photosynthese. 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 jedoch 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.

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

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. In Mitteleuropa liegt die Strahlungsenergie demnach bei rund 1.000 kWh je Quadratmeter, während die Intensität in der Sahara bei 2350 kWh pro Quadratmeter liegt.

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

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 MWh pro Quadratmeter noch 200-fach über dem Primärenergieverbrauch der gesamten deutschen Bevölkerung.

Sonnenertrag Deutschland
Globalstrahlung Deutschland, Bildquelle: Deutscher Wetterdienst

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