Solarenergie – denn die Sonne scheint immer

519452 by_Ralph Jutzi | pixelio. de
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Solarenergie im Überfluss

Zu den erneuerbaren Energien zählt man alle Energieformen, die keine Ressourcen verbrauchen. Wasser fließt immer die Berge und Flüsse herunter, die Gezeiten wird es geben, solange der Mond die Erde begleitet, Wind weht immer. Das gilt auch für die Solarenergie: das Sonnenlicht trifft reichlich auf unseren Planeten, schon seit Milliarden Jahren, und wird das auch noch tun, wenn die Menschheit längst nicht mehr existiert. Selbst wer keine Angst vor dem Klimawandel oder vor einem Atomunfall hat, wird erkennen: es wäre dumm, diese im Überfluss angebotene Energie nicht zu nutzen.

Solarthermische Anlagen

Solarenergie lässt sich auf zweierlei Weise nutzen. Solarthermische Anlagen erhitzen Wasser, das in einem Kreislauf über Sonnenkollektoren geführt und dann für die Heizung oder als Warmwasser im Haushalt genutzt wird. Diese Anlagen sind bereits seit längerer Zeit ziemlich ausgereift und heute in den meisten Neubauten wirtschaftlich einzusetzen, vor allem um Heizkosten zu sparen. Man kann mit einer Amortisation innerhalb von ungefähr drei bis sieben Jahren rechnen.

Photovoltaik-Anlagen

Photovoltaik-Anlagen wandeln Solarenergie mit Hilfe von Solarzellen direkt in Strom um. Der produzierte Gleichstrom wird mit einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und kann dann unmittelbar verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Solche Anlagen gibt es in sehr unterschiedlichen Größen von der Kleinanlage zur autarken Energieversorgung eines Parkscheinautomaten über wenige Quadratmeter große Solarfelder auf den Dächern von Einfamilienhäusern bis hin zu mehrere Hektar großen Solarparks. Welche Leistung eine Anlage zur Gewinnung von Solarenergie erzielen kann, ist von einer Reihe von Faktoren abhängig. Dazu zählen die Anzahl der Sonnenstunden, die Ausrichtung der Anlage nach Himmelsrichtung und Neigung (z.B. bei Installation auf einem Dach) und natürlich der Wirkungsgrad der Solarzellen. Dieser Wirkungsgrad konnte im Laufe der Jahre kontinuierlich erhöht werden. War es anfangs noch ein Problem, dass die Herstellung von Solarzellen mitunter mehr Energie verbrauchte als sie im Laufe ihrer Lebensdauer produzieren konnte, gehört eine solche negative Energiebilanz längst der Vergangenheit an. Man spricht hier von einer energetischen Amortisationsdauer, sie beträgt zurzeit rund 2,5 bis 6 Jahre bei einer Lebensdauer von durchschnittlich etwa 25 Jahren.

Wirtschaftlichkeit der Solarenergie

Solarenergie lässt sich heute also bereits in jeder Hinsicht wirtschaftlich nutzen. Dazu werden unterschiedliche Konzepte verfolgt, die einander bestens ergänzen. Immer mehr Privatpersonen stellen das Dach ihres Hauses für die Installation einer Photovoltaikanlage zur Verfügung. Man kann eine eigene Anlage betreiben, eine Anlage mieten oder seine Dachfläche für den Betrieb einer Solaranlage vermieten. Der produzierte Strom wird ins Netz eingespeist und vom Energieversorger vergütet. Die Höhe der Vergütung richtet sich u.a. nach der Größe der Anlage. Zwar sinkt die Einspeisevergütung beständig, doch weil die Preise für die Solaranlagen ebenfalls stetig nachlassen, lohnt sich der Betrieb einer Dachanlage meist auch weiterhin.
Als Ergänzung solcher dezentralen Energieerzeugung mit Kleinanlagen entstehen große Solarparks, die meist auf Brachflächen angelegt werden. Ein Beispiel ist der derzeit größte deutsche Solarpark auf dem ehemaligen Truppenübungsplatz Lieberose bei Cottbus mit einer maximalen Leistung von 53 Megawatt. Durch Verteilung der großen und kleinen Anlagen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, genügend Sonnenschein einzufangen, um Solarenergie erzeugen zu können.

Die Verbraucher entscheiden

Die Stromverbraucher haben es in Deutschland in der Hand, über die Zusammensetzung des Stroms zu entscheiden. Durch die Engerien der Natur die wir “kostenlos” erhalten, haben wir somit unerschöpfliche Energiequellen zur Verfügung. Ökostromanbieter speisen mindestens so viel Strom in das öffentliche Netz ein, wie ihre Kunden abnehmen. Je mehr Verbraucher Ökostrom von diesen Anbietern beziehen, desto größer wird der Anteil erneuerbarer Energie, die ins Netz eingespeist wird. Der Wechsel ist kinderleicht: man wendet sich an den neuen Anbieter, und der übernimmt die Abmeldung beim alten Stromversorger. Mehr ist nicht zu tun, man erhält lediglich künftig seine Rechnung von einem anderen Unternehmen als bisher.

Als Argument gegen den Wechsel wird gelegentlich der Strompreis angeführt. Wer vergleicht, findet schnell heraus, dass die Preisdifferenz zwischen den Tarifen bei einem der großen Stromkonzerne und einem Ökostromanbieter erstaunlich gering ist, teilweise ist “grüner Strom” sogar günstiger. Langfristig ist Strom aus erneuerbaren Quellen klar im Vorteil, denn für Umweltschäden, Endlager oder eine mögliche CO2-Speicherung bei Nutzung fossiler Quellen oder der Atomkraft wird eines Tages die Rechnung kommen müssen. Wir alle können schon heute einen sehr einfachen, aber wichtigen Schritt gehen, indem wir die Stromanbieter in Richtung Windkraft, Solarenergie und andere Erneuerbare zwingen.

Sonnenöfen – die Energiequelle der Zukunft?!

Sonnenenergie spielt in Zeiten knapper und teurer Rohstoffe eine immer größere Rolle. Wissenschaftler beschäftigen sich in umfangreichen Versuchen damit, die Kraft der Sonne für die Wärme- und Stromerzeugung zu nutzen. Mit einem Sonnenofen lässt sich die Sonnenstrahlung für Versuche verschiedenster Art nutzen.

Sonnenofen für Versuche mit Sonnenstrahlung
Wie viel Wärme Sonnenenergie erzeugen kann, lässt sich bereits im Alltag feststellen. Ein Auto zum Beispiel, das in der Sonne steht, entwickelt durch seine Bauweise im Inneren sehr schnell sehr hohe Temperaturen. Die Sonnenstrahlen treffen auf das Fahrzeug und erhitzen das Metallgehäuse, das die Wärme ins Innere abgibt. Sind die Fenster geschlossen, kann die Wärme nicht mehr entweichen und es kommt zu einer Wärmeentwicklung, die zum Beispiel Kunststoffe zum Schmelzen bringen kann. Auch unter Glasfassaden sind solche Reaktionen zu beobachten. Diese Technik wird von Wissenschaftlern mit einem Sonnenofen genutzt, um Experimente zur Solarthermie durchzuführen. Auch für Versuche mit chemischen Reaktionen und zur Materialforschung wird ein Sonnenofen, der in Fachkreisen auch Solarschmelzofen genannt wird, genutzt.

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bildquelle: gomopa .net

 

Sonnenöfen in Odelló und Köln-Porz
Da nicht in allen Gegenden die Sonne gleichmäßig und andauernd scheint, wird ein Sonnenofen dort installiert, wo mit einer verlässlichen Sonnenstrahlung zu rechnen ist. Das Sonnenlicht muss direkt auf die Konzentratoren gerichtet werden, die die Strahlung bündeln. Vor allem in südlichen Gegenden, wie im französischen Odelló, werden Solarschmelzöfen gebaut. Der Sonnenofen in dem Ort an der spanischen Grenze ist die größte Anlage der Welt. Temperaturen bis zu 4.000 Grad Celsius werden hier gemessen, ein MW thermische Leistung wird erzeugt. Der Solarschmelzofen dient zu Forschungszwecken. Auch in Deutschland sind Sonnenöfen in Betrieb. Die Anlage in Köln-Porz wird seit 1994 betrieben.

Funktionsweise eines Sonnenofens
Mit dem Sonnenlicht, das in konzentrierter Form auf Materialien geleitet wird, lassen sich photonische oder thermische Reaktionen hervorrufen. Auf diese Weise können Werkstoffe entwickelt werden, die Licht und Hitze standhalten können. Das Sonnenlicht wird in einer 5.000 fachen Stärke konzentriert, dabei entstehen in der Kölner Anlage bis zu 2.500 Grad Celsius hohe Temperaturen, die eine Leistung von 25 Kilowattstunden erzeugen. Ein Problem ist das wandernde Sonnenlicht. Durch die Drehung der Erde verändert sich der Sonnenstand im Laufe des Tages. Aus diesem Grund wird das Sonnenlicht über einen ebenen Spiegel auf einen Hohlspiegel, den Konzentrator, gerichtet. Diese Planspiegel, die sich entsprechend dem Lauf der Sonne ausrichten lassen, werden in der Fachsprache Heliostaten genannt. Im Brennpunkt des Hohlspiegels wird eine Brennkammer errichtet, in der die hohen Temperaturen erzeugt werden. Durch die Anordnung der beiden Spiegel kann die Anlage unabhängig vom Sonnenstand genutzt werden. Durch einen Schnellverschluss, den Shutter, wird die Strahlung reguliert, sodass sich in den Laboratorien verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Temperaturen und Materialien durchführen lassen.

Forschung für die Nutzung der Sonnenenergie
Die Forschung im Sonnenofen ist ein wichtiger Beitrag für die Nutzung der Sonnenenergie. Durch die Versuche in den Anlagen werden Materialien entwickelt, mit denen es langfristig möglich sein wird, die Sonnenkraft für die Erzeugung von Energie und Wärme zu nutzen. Bisher lässt sich die Sonnenenergie durch Solaranlagen nur bis zu einem bestimmten Grad nutzen, da das Material zu hohen Temperaturen nicht standhält.