Solarenergie – was ist das?
Die kurze Version lautet: Solarenergie ist die Energie, die von der Sonne gewonnen wird. Logisch. Doch was ist diese Energie eigentlich genau? Wie entsteht Sonnenenergie und wie können wir sie effektiv nutzen? Wir sind der Sache nachgegangen und haben die Fakten zusammengetragen. In diesem Beitrag finden Sie noch weit mehr Antworten rund um die häufig gestellte Frage: Was ist Solarenergie eigentlich genau?
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Entstehung der solaren Energie
Der Kern der Sonne besteht zu 70% aus Wasserstoff und zu 23% aus Helium. Die restlichen 7% sind unter anderem Sauerstoff, Kohlenstoff und einige Metalle. Im Sonnenkern kommt es bei 15 Millionen Grad Celsius ständig zu Kernfusionen, bei denen leichte Atomkerne (Wasserstoff) zu schweren Elementen (Helium) verschmelzen. Durch dieses sogenannte Wasserstoffbrennen entstehen elektromagnetische Wellen, die wir als Sonnenstrahlung in Form von Licht und Wärme wahrnehmen.
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Solarenergie auf der Erdoberfläche
Die sogenannte Solarkonstante, d.h. die Solarenergie an der Grenze zur Erdatmosphäre, weist eine Intensität von 1,367 kW/m² auf. Auf die Erdoberfläche treffen davon je nach Region und Sonnenstand lediglich 0,114 bis 0,268 kW/m², also maximal 20 Prozent auf. Der große Rest verbleibt in der Erdatmosphäre oder wird von ihr reflektiert. Das ist aber kein Problem, denn die auftreffende Strahlungsenergie reicht allemal aus, um den Energiebedarf der gesamten Menschheit auf Jahrmillionen zu sichern.
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Sonneneinstrahlung weltweit ungleich verteilt
Wie viel Energie die Sonne einstrahlt, hängt von mehreren Faktoren ab. Die wichtigsten heißen Sonnenscheindauer und Einfallswinkel. Beide Faktoren variieren je nach Uhrzeit, Jahreszeit und Breitengrad. Als Beispiele seien hier Mitteleuropa mit i.M. ca. 1.000 kWh und die Sahara mit i.M. ca. 2.350 kWh genannt. Würde man in der sonnenreichen Sahara eine Solarfarm auf einer Fläche von 700 x 700 Kilometern errichten, würde ein Wirkungsgrad von nur 10 Prozent ausreichen, um den globalen Gesamtenergiebedarf zu decken.
Das funktioniert in Deutschland natürlich nicht. Die folgende Karte des Deutschen Wetterdienstes zeigt die Globalstrahlung der einzelnen Regionen. Dabei ist erkennbar, dass im gesamten Süden (außer Schwarzwald) die besten und in Mainnähe sowie im Osten Deutschlands noch sehr gute Voraussetzungen für eine Nutzung der Solarenergie gegeben sind. Gut sind die Gegebenheiten in den hellgelben, weniger gut in den grünen Bereichen.
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Solarenergie in weniger sonnenreichen Zonen
Kein Grund zur Resignation. Fern der Sahara und sonstigen stark bestrahlten Zonen kommt für die Erzeugung von Solarwärme und Solarstrom ganz einfach die entsprechende Technik zum Einsatz. Eine gute, wenn auch nicht neue Idee ist die Speicherung der gewonnenen Energie. Stromspeicher und Pufferspeicher sind sinnvolle Anschaffungen, um elektrische Energie und Wärme bis zum nächsten Tag vorzuhalten. Immer mehr Forscher stellen sich der Herausforderung, die Dauer der Speicherung zu verlängern. Gute Ansätze gibt es bereits, das Vorhaben ist jedoch keineswegs einfach umzusetzen.
Ein weiteres großes Forschungsfeld ist die Steigerung der Wirkungsgrade. Ob Tandem- oder n-Typ-Solarzellen ob bifaziale Module oder Hybrid-Kollektoren: Sie alle zielen auf mehr Ertrag. Eine Variante sind die flexiblen Module, die wie Folien auf geschwungenen Dächern, Häuserwänden und sogar Fenstern aufgebracht werden können.
Schon von IPV gehört? Integrierte Photovoltaik ist quasi ein neues Zauberwort. Gemeint ist die Integration von PV-Technik in Bauwerke (BIPV), versiegelte Flächen (UPV), landwirtschaftliche Nutzflächen (APV), Gewässer (FPV), Verkehrswege (RIPV) und Fahrzeuge (VIPV). Ein spannendes Thema!
Solarenergie Nutzungsmöglichkeiten
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