Sonnenenergie
Die größte für uns nutzbare Energiequelle ist die Sonne. Durch chemische und physikalische Vorgänge, die man Kernfusion nennt, erzeugt die Sonne diese Energie ständig selbst. Durch die Kernfusion finden an der Sonnenoberfläche regelmäßige Explosionen statt, deren Energie teilweise als elektromagnetische Strahlung zur Erde gelangt.
Untersuchungen und Messungen sowie die Forschungsergebnisse der letzten Jahrzehnte ergaben, dass die Energiemenge, die von der Sonne abgegeben wird, immer gleich groß, also konstant ist. Daraus ergibt sich für die von der Sonne abgestrahlte und für uns nutzbare Energie eine feste Konstante in Höhe von 1,367 KW/m². Diese Solarkonstante, ist die Energiestärke der Sonne, die in unsere Erdatmosphäre eintritt. Bedingt durch Eiskristalle, Feuchtigkeit und andere Bestandteile der Erdatmosphäre, erreicht nur ca. ein Drittel dieser Energiemenge den Erdboden und kann zur Nutzung der Solarenergie beitragen. Direkt abhängig ist aber der Teil der Energiemenge, der den Erdboden erreicht vom jeweiligen Zustand der Atmosphäre. Die durchschnittliche Menge von Sonnenenergie die auf die Erdober- fläche auftrifft beträgt im Tagesdurchschnitt weltweit 165/W m².
Seit vielen Jahren fangen wir mit Photovoltaik-Anlagen die Sonnenenergie ein und nutzen diese für unsere Stromerzeugung. Aber auch alle anderen Vorgänge auf der Erde wären ohne die Energie der Sonne nicht möglich. So ernähren sich die Pflanzen mittels der Photosynthese. Dazu benötigen sie Wasser und Sonnenenergie. Die Pflanzen stehen am Anfang der Nahrungskette Dank der Sonnenenergie können sie aus anorganischen Stoffen die organische Materie herstellen, die den Menschen und Tieren als Nahrungsgrundlage dient.
Im Energiebereich, gehört die Solarenergie zu den gut nutzbaren erneuerbaren Energien. Doch um für unseren benötigten Energiebedarf auf Dauer genügend Energie zu gewinnen und zu speichern müssen die bisherigen Verfahren verbessert werden. Zum einen kann man noch nicht genug Energie speichern, außerdem sind diese Verfahren bis jetzt noch zu teuer.
Es gibt Geräte und Maschinen, die schon jetzt mit Solarenergie angetrieben werden. So kann man schon mit seinem solarbetriebenen Elektroauto fahren. Da dieser Antrieb für solch große Maschinen noch nicht stark genug ist, müssen diese Fahrzeuge zusätzlich ihre Batterien an der Steckdose aufladen. Auch sind sie noch sehr langsam und man kann nur kurze Strecken mit ihnen fahren. Man arbeitet daran, dieses zu verbessern.
Solarenergie Arten
Es gibt verschiedene Arten von Solarenergie, die zur Stromerzeugung genutzt werden können. Hier sind einige der wichtigsten:
Photovoltaik (PV): Photovoltaik nutzt Solarzellen, um Sonnenlicht direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Solarzellen bestehen aus Halbleitermaterialien wie Silizium, die bei Lichteinfall elektrische Ladungen erzeugen. PV-Module werden üblicherweise auf Dächern oder Freiflächen installiert, um Sonnenlicht einzufangen und Strom zu erzeugen.Solarthermie: Solarthermie nutzt die Wärmeenergie der Sonne, um Wasser zu erhitzen oder Dampf zu erzeugen. Diese Wärmeenergie kann dann für Heizzwecke oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Bei solarthermischen Kraftwerken wird Sonnenlicht mit Parabolspiegeln oder Solartürmen gebündelt, um Dampf zu erzeugen und Turbinen anzutreiben.Konzentrierende Solarenergie: Diese Technologie verwendet Linsen oder Spiegel, um Sonnenlicht auf einen kleinen Punkt zu konzentrieren. Dadurch entsteht sehr hohe Wärme, die zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Konzentrierende Solarenergie wird häufig in solarthermischen Kraftwerken eingesetzt.Solararchitektur: Solararchitektur bezieht sich auf die Gestaltung von Gebäuden, um Solarenergie optimal zu nutzen. Dies kann beispielsweise den Einsatz von passiver Solarenergie umfassen, bei dem Gebäude so ausgelegt werden, dass sie Sonnenlicht für Wärme oder Beleuchtung einfangen.Solarzellen auf Basis neuer Materialien: Neben herkömmlichen Silizium-Solarzellen werden auch Solarzellen auf Basis neuer Materialien erforscht. Beispiele dafür sind Dünnschicht-Solarzellen, organische Solarzellen oder Solarzellen aus Perowskit-Materialien. Diese Materialien haben das Potenzial, die Effizienz und Kosteneffektivität von Solarenergie weiter zu verbessern.
Es ist wichtig anzumerken, dass die Nutzung von Solarenergie oft eine Kombination verschiedener Technologien beinhaltet, um optimale Ergebnisse zu erzielen.
Aktuelle Energieträger
Die erneuerbaren Energien sind heute die aktuellen Energieträger. Gemeint sind alle Methoden zur Energieerzeugung die nicht aus fossilen Stoffen oder mittels Kernenergie erzeugt werden. Es wurden Methoden entwickelt, die in der Natur vorhandenen Energieformen einzufangen und nutzbar umzuwandeln. So gibt es Solarkraftwerke, Windkraftwerke oder die Energiegewinnung aus Wasserkraft und Biomasse.
F.A.Q.
FAQ über Solarenergie
Was ist Solarenergie?
Solarenergie bezieht sich auf die Nutzung von Sonnenlicht und seiner Wärme oder Lichtenergie zur Erzeugung von elektrischem Strom oder zur Wärmeerzeugung. Sie ist eine erneuerbare Energiequelle, die sauber, umweltfreundlich und unbegrenzt verfügbar ist.
Wie funktioniert Solarenergie?
Die Solarenergie wird mithilfe von Solarzellen oder Photovoltaikmodulen (PV) gewonnen. Diese bestehen aus Halbleitermaterialien wie Silizium, die das Sonnenlicht absorbieren und in elektrischen Strom umwandeln. Der erzeugte Gleichstrom wird dann durch einen Wechselrichter in den für den Haushaltsgebrauch geeigneten Wechselstrom umgewandelt.
Wie lange hält eine Solarzelle?
Solarzellen haben in der Regel eine lange Lebensdauer. Die meisten Hersteller bieten Garantien von 25 bis 30 Jahren auf die Leistung ihrer Solarmodule. Nach Ablauf dieser Garantiezeit können Solarzellen immer noch Energie erzeugen, allerdings mit einer geringeren Effizienz.
Kann Solarenergie auch bei bewölktem Wetter genutzt werden?
Ja, Solarmodule können auch bei bewölktem Himmel Strom erzeugen. Obwohl Sonneneinstrahlung die Leistung der Solarmodule beeinflusst, können sie auch bei diffuser Strahlung und schwächerem Sonnenlicht Energie erzeugen. Allerdings ist die Stromproduktion an sonnigen Tagen höher.
Kann ich Solarenergie zur Stromversorgung meines Hauses nutzen?
Ja, viele Hausbesitzer nutzen Solarenergie, um ihren eigenen Strom zu erzeugen. Durch die Installation von Solarmodulen auf dem Dach oder im Garten kann der erzeugte Strom entweder zur Deckung des eigenen Energiebedarfs genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden.
Wie viel Platz benötige ich für die Installation von Solarmodulen?
Der benötigte Platz hängt von der Größe des Solarsystems und der Leistung der Solarmodule ab. Eine typische Hausanlage kann je nach Bedarf und verfügbarer Fläche zwischen 10 und 100 Quadratmetern belegen. Es gibt jedoch auch flexible Optionen wie Dachintegration oder Solarmodule für Balkone und Fassaden.
Kann Solarenergie auch für die Warmwasserbereitung genutzt werden?
Ja, Solarenergie kann zur Erzeugung von Warmwasser genutzt werden. Mit solarthermischen Anlagen kann das Sonnenlicht genutzt werden, um Wasser zu erwärmen, das dann in einem Warmwasserspeicher gespeichert wird. Diese Systeme sind besonders effizient in sonnenreichen Regionen.
Welche Vorteile hat die Nutzung von Solarenergie?
Die Nutzung von Solarenergie bietet mehrere Vorteile. Sie ist eine saubere und erneuerbare Energiequelle, reduziert die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen, senkt die Energiekosten auf lange Sicht, trägt zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen bei und kann die Stromversorgung in abgelegenen Gebieten verbessern.