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Sonnenenergie
Definition
Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die Energie der Sonnenstrahlung, die in Form von elektrischem Strom, Wärme oder chemischer Energie technisch genutzt werden kann. Die Sonnenenergie lässt sich sowohl direkt (z. B. mit Sonnenkollektoren) als auch indirekt (z. B. mittels Wasserkraftwerken, Windkraftanlagen und in Form von Biomasse) nutzen.
Potenzial
Die Sonne ist die größte Energiequelle. Die Energiemenge die die Sonne pro Jahr abgibt entspricht etwa dem 10.000-fachen des Weltenergiebedarfs der Menschheit.
Die Zusammensetzung der Sonnenscheindauer und dem Winkel, unter dem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche fallen, sind abhängig von Uhrzeit, Jahreszeit und Breitengrad. Damit unterscheidet sich auch die eingestrahlte Energie. Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation, ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien und deren Erschließung, setzt sich für eine solche kooperative Nutzung der Solarenergie ein.
Es wurde auch darüber nachgedacht, Solarenergie per Satellit einzufangen und auf die Erde zu übermitteln. Der Vorteil läge in einer höheren Energiedichte am Boden und in der Vermeidung von Tag-Nacht-Schwankungen. Auf Grund des großen dafür nötigen Aufwands, weit oberhalb von aller bisherigen Raumfahrttechnik, ist jedoch keines dieser Projekte konkret in Angriff genommen worden.
Funktion
- Solarzelle: Sonnenlicht besteht aus Photonen (Energieträger), treffen diese auf bestimmte Stoffe wie z.B. Silizium, setzen sie negativ geladene Elektronen frei. Diese wandern zu den Leiterbahnen.
- Solaranlage: Der Erzeugte Gleichstrom wird im Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt. SO passt er ins öffentliche Netz. Anschliessend fliesst der Strom durch einen Zähler damit man weiss wie viel Strom erzeugt wird.
- Solarkollektor: Sonne erwärmt eine Trägerflüssigkeit im Kollektor. Eine Umwälzpumpe leitet die aufgeheizte Flüssigkeit zum Solarspeicher. Hier gibt die Flüssigkeit ihre Wärme an das Wasser im Speicher ab. Ist die Flüssigkeit abgekühlt wird sie zum Kollektor zurückgeführt.
Beispiel: Luzern KKL-Dach kann man den Platz sinnvoll nutzen für Solarenergie. 2012 wurden dünne Solarfolien auf dem KKL-Dach installiert. In einem Jahr könnten diese 18 Haushalte versorgen mit 80'000 Kilowattstunden. Es reicht jedoch nur für 2% des Strombedarfs.
Vor- und Nachteile
Eine Auswahl an Vorteilen
Erneuerbare Energiequelle
- Die Sonnenenergie greift nicht in Landschafts-, Natur- und Artenschutz ein. (insbesondere bei Anlagen an und auf Gebäuden und Infrastrukturanlagen)
- Fast jeder Hausbesitzer kann zum Energieerzeuger werden. (z.B. mit Sonnenkollektoren auf dem Hausdach)
- Es entstehen im Betrieb weder Luftschadstoffe noch CO2.
- Die Sonne ist eine unbegrenzte Kraft, im Gegensatz zu Wasser, welches eine begrenzte Ressource ist.
- Man kann Sonnenenergie speichern, falls keine Sonne scheint und somit kein neuer Strom produziert werden kann.
- Solarmodule können auf Flächen gebaut werden die anders nicht nutzbar sind, wie z.B. Häuserdächer.
- Man kann die Sonnenenergie als Wärmeerzeugung und Stromproduktion nutzen.
- In weniger als einer halben Stunde strahlt sie mehr Energie auf die Erde, als die gesamte Menschheit in einem ganzen Jahr verbraucht.
- Die Sonnenenergie ist eine erneuerbare Energiequelle, im Gegensatz zur Atomkraft, die nicht erneuerbar ist.
Eine Auswahl an Nachteilen
- Energieproduktion hängt vom Wetter ab. Deshalb sind Speicher- bzw. Reservekapazitäten erforderlich.
- Manche Solarmodule (z. B. Dünnschicht-Photovoltaik) enthalten giftige Stoffe (Dioxinen, DDT, Lindan etc.), deshalb sind klare Kennzeichnung und ein Rücknahmesystem Pflicht.
- Derzeit entstehen noch etwas höhere Stromgestehungskosten als z. B. bei Wind- oder Wasserkraft.
- Die Herstellung der Solarmodule ist umweltschädlich. (giftige Stoffe können entstehen)
- Die Solarmodule funktionieren wetterbedingt. (keine Sonneneinstrahlung -> kein Strom)
- Die Speicherung der Energie benötigt auch viel Strom. Deshalb wird viel Strom verschwendet.