Solarenergie

Sonne über der Allgäuer Landschaft

Energie

Solarenergie

Die Industrialisierung, der Wohlstand und die stetig ansteigenden Bevölkerungszahlen führen weltweit zu einem immer größeren Energiebedarf. Bisher deckten vor allem Öl und Kohle den Energiehunger der Staaten.

Die Kraft der Sonne

Doch ein Ende der fossilen Ressourcen ist abzusehen. Und in Zeiten des Klimawandels scheint ein Umdenken notwendig zu werden. Die Stromerzeugung aus regenerativen Quellen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Dazu gehört auch die Nutzung der Sonnenenergie.

Lange bevor die Erde entstand, begann das Kraftwerk Sonne zu arbeiten. Unablässig wird dort Energie erzeugt. Ein Prozess, der noch viele Milliarden Jahre anhalten wird. Während der Kernfusion verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium und setzen dabei enorme Energiemengen frei.

In Form von Sonnenstrahlung erreicht ein Teil dieser Energie auch die Erde und kann hier genutzt werden. Nach Schätzungen liefert die Sonne umgerechnet täglich den weltweiten Energiebedarf von acht Jahren. Ein gewaltiges Potenzial. Vor allem in Äquatornähe ist die Sonneneinstrahlung so hoch, dass mit heutigen Technologien eine intensive Nutzung sinnvoll erscheint.

Solaranlagen

Ein Solarkraftwerk in Sachsen

Ein Solarkraftwerk in Sachsen

Man kann die Sonnenenergie über Solarkraftwerke oder kleinere Solaranlagen nutzen. Bei der Umwandlung in Strom entstehen kein CO2, Ruß oder Feinstaub wie etwa in Kohlekraftwerken oder bei der Verbrennung von Erdöl.

Das macht die Nutzung der Solarenergie sehr umweltfreundlich. Solaranlagen können Energie in unterschiedlicher Form liefern. Thermische Solaranlagen fangen das Sonnenlicht mit Kollektoren ein und erzeugen Wärmeenergie, die zum Beispiel im Haus zur Heizung oder Warmwassererzeugung genutzt werden kann. Voraussetzung ist, dass man die Wärmeenergie in speziellen Tankanlagen zwischenspeichern kann.

Solarturmkraftwerk bei Sevilla

Das Solarturmkraftwerk bei Sevilla

Im größeren Maßstab arbeiten Solarkraftwerke. Parabolrinnen, Parabolspiegel oder Heliostate bündeln die Lichteinstrahlung auf einen Absorber, in dem extrem hohe Temperaturen entstehen. Die Wärme wird in einem nachgeschalteten Wärmekraftwerk in elektrischen Strom verwandelt. Solarkraftwerke können je nach Kapazität der Anlage ganze Regionen mit umweltfreundlicher Energie versorgen.

Im spanischen Almeria ist dies schon erfolgreich umgesetzt worden. Auf einem mehr als 100 Hektar großen Gelände wurde eine Spiegelfläche von 20.000 Quadratmeter installiert. In dieser Versuchsanlage werden verschiedene Möglichkeiten für die Umwandlung von Solarenergie in Strom erprobt und optimiert.

Künftig könnten vielleicht auch Solarkraftwerke in der Sahara sauberen Strom erzeugen. Mit dem Projekt "Desertec" sollen die politischen und technischen Voraussetzungen geschaffen werden, um vielleicht bis zum Jahr 2050 ganz Europa zentral mit "sauberem" Strom zu versorgen.

Solaranlage in der Wüste

Solaranlage in der Wüste

Dem gegenüber stehen Photovoltaikanlagen. Sie eignen sich besonders für die private, dezentrale Stromerzeugung. Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen miteinander verkoppelten Solarzellen.

Über Halbleiterschichten wird in den Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom verwandelt. Dieser kann direkt genutzt werden, in Solarbatterien gespeichert oder auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Photovoltaikanlagen werden heute ständig verbessert. Es gibt sie mittlerweile in den unterschiedlichsten Formen und Ausstattungen, je nach Bedarf. Die Wirkungsgrade, das heißt das Ausmaß der Energienutzung, variieren je nach Anlage.

Die Wirtschaftlichkeit der Anlagen verbessert sich ständig. Beeinflusst wird der Energieertrag natürlich auch von Faktoren wie den örtlichen Wetterbedingungen sowie der Ausrichtung und Neigung der Anlage zur Sonne.

Sonnenkollektoren

Kollektoren wandeln Sonnenstrahlen in Wärme um

Hausbesitzer können heute auch verschiedene Anlagentypen kombiniert nutzen. Photovoltaik und Solarthermie zusammen können in manchen Gebieten Deutschlands ein Haus schon unabhängig von der öffentlichen Energieversorgung machen.

Das Sonnenhaus

In manchen Bundesländern wie zum Beispiel Bayern ist die jährliche Sonneneinstrahlung an einigen Standorten hoch genug, um sich komplett unabhängig von externer Energieversorgung zu machen. Privat realisiert wurde in Regensburg das sogenannte "Sonnenhaus". Auf den Säulen "Südorientierung", perfekte Wärmedämmung und "Superspeicher" kommen die Hausbewohner ohne externe Energieversorgung aus.

Das Haus besitzt eine Solarthermieanlage sowie eine Photovoltaikanlage. Kern des Konzeptes ist ein gewaltiger, 40.000 Liter fassender Wasserspeichertank, um den das Haus konstruiert wurde. Er ist mit der Solarthermieanlage gekoppelt und kann so viel Wärmeenergie speichern, dass die vierköpfige Familie problemlos über den Winter kommt.

Einfamilienhaus mit Solarzellen

Ein Einfamilienhaus mit Solarzellen

Das Haus besitzt 186 Quadratmeter Wohnfläche. Ein Beispiel für gelungene und umfassende Sonnenenergienutzung. Wer sich für die Nutzung von Sonnenenergie interessiert, sollte sich auf jeden Fall von verschiedenen Anlagenanbietern umfassend beraten lassen. Die persönlichen Voraussetzungen sind entscheidend für die erfolgreiche Nutzung von Sonnenenergie.

Sonnenenergie für die Mobilität der Zukunft

Auch im Verkehrswesen könnten alternative Energieressourcen wie die Solarenergie sinnvoll genutzt werden. Bis 2020 sollen eine Million Elektroautos auf deutschen Straßen fahren. Ein ambitioniertes, aber zukunftsweisendes Projekt.

Allein die technische Umsetzung schreitet langsamer voran als erhofft. Und entscheidend wird auch sein, ob der Strom für die Elektroautos umweltfreundlich und nicht über Atom- oder Kohlekraftwerke zur Verfügung gestellt wird.

Wie weit man mit einem ausschließlich mit Solarenergie betriebenen Flugzeug kommen kann, hat der Schweizer Solarpionier Bertrand Piccard gezeigt. Zusammen mit seinen Partnern aus Forschung und Industrie ist er der Begründer des Projektes "Solar Impulse".

Das Solarflugzeug Solar Impulse

Mit dem Solarflugzeug einmal rund um den Globus

In einem eigens für diese Mission konstruierten Solarflugzeug ist es Piccard und seinem Partner André Borschberg gelungen, die Welt zu umfliegen. Damit auch tatsächlich jeder Strahl eingefangen werden konnte, waren die Tragflächen mit extrem leistungsfähigen Solarzellen bedeckt. Mehr als 17.000 Stück davon wandelten die Kraft der Sonne in Energie um. Die Energie, die nicht zum Fliegen benötigt wurde, speicherten Akkus für die Nachtflüge. Denn der Superflieger war auch bei Dunkelheit am Himmel.

Ungefähr 16 Monate waren die beiden Männer aus der Schweiz unterwegs – von März 2015 bis Juli 2016. Das ist deutlich länger, als sie ursprünglich geplant hatten. Grund dafür war eine neunmonatige Zwangspause auf Hawaii. Es gab Schwierigkeiten mit den Batterien und Akkus, weil sie zu heiß geworden waren. Start und Ziel dieses wegweisenden Abenteuers war Abu Dhabi. Dazwischen legten Piccard und Borschberg mehr als 40.000 Kilometer in ihrem Sonnenflieger zurück. Danach war Piccard überzeugt: "Ich wette, dass wir in zehn Jahren elektrische Flugzeuge haben werden, die 50 Passagiere über Strecken von bis 1000 Kilometern transportieren."

Autoren: Philip Häusser/Alfried Schmitz/Lothar Nickels

Stand: 23.08.2016, 15:00

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