Solarenergie als Energiequelle der Zukunft

Um einmal zu verdeutlichen, wieviel Energie in Form von Solarstrahlung innerhalb eines Jahres auf der Erde zur Verfügung steht, haben wir in der Grafik die Solarstrahlung dem benötigten globalen Energiebedarf gegenübergestellt. Es wird deutlich, dass die Sonne viel mehr Energie zur Verfügung stellt als der Mensch benötigt. Einziges Problem, dass sich stellt, ist die Nutzung der Solarenergie. Hier setzt die Photovoltaik an, indem mit Solarmodulen die solare Energie in elektrische Energie umgewandelt wird.

Energie der Sonne

Sonnenscheindauer in Stunden

Wie viel Zeit hat eine PV- Anlage (Solarstromanlage), um das Sonnenlicht in Strom umzuwandeln?

In der folgenden Tabelle wird dargestellt, wie viele Stunden die Sonnenscheindauer in den Städten Berlin, Essen, München und Warnemünde beträgt. So kann man sich in etwa ausmalen, wie viel Zeit die Photovoltaikanlage hat, um aus dem Sonnenlicht Solarstrom zu erzeugen. Bei den hier aufgeführten Städten, liegt München mit 236,9 Stunden im Juli vorn. Im Bundesweiten Vergleich, würde Freiburg mit 252,1 Stunden Sonnenscheindauer vorne liegen. Alles in allem kann angemerkt werden, dass während der Sommermonate die Solarernte für die Photovoltaik-Anlage am größten ist.

Monat
Berlin
Essen
München
Warnemünde
1. Quartal
Januar
47,1
44,5
60,9
37,0
Februar
73,7
76,2
83,9
63,8
März
124,2
103,6
128,4
108,7
2. Quartal
April
168,3
147,00
157,4
173,5
Mai
226,9
192,6
198,9
245,4
Juni
231,1
181,6
209,4
247,4
3. Quartal
Juli
231,9
186,00
236,9
233,7
August
220,1
183,1
213,3
255,4
September
161,3
134,5
172,8
157,3
4. Quartal
Oktober
114,4
111,1
128,7
104,8
November
54,0
55,7
69,3
52,8
Dezember
39,3
38,8
49,3
36,6

Sonnenenergie für neue Technologien nutzen

Nicht zuletzt die Recourcenenknappheit fossiler Brennstoffe gibt genügend Anlass zum Umdenken in der Energieversorgung der Menschheit. Fossile Brennstoffe wie Öl, Gas und Kohle wirken zudem äußerst umweltschädlich, da durch die Verbrennung Kohlendioxyd ausgestoßen wird und dadurch die Umwelt nachweislich geschädigt wird.

Die Versorgung durch Atomkraftwerke ist zwar in der Vergangenheit notwendig gewesen, aber spätestens seit der jüngsten Atomkatastrophe in Fukuschima sollte auch bei dem letzten angekommen sein, dass es sich um eine sehr riskante Technologie handelt, die unbedingt abgelöst werden sollte.

Da die Sonne ein optimaler Energielieferant ist, müssen immer neue Technologien entwickelt werden, um diese Solarenergie optimal zu nutzen.

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Videodokumentation zur Sonne

Im folgenden Video finden Sie eine sehr ausführliche Dokumentation über die Sonne und die von ihr ausgehende Solarstrahlung.

Fakten zur Solarenergie im Überblick

Um einmal einen besseren Eindruck zu erhalten, welche enormen Möglichkeiten die Sonne bietet, werden im Folgenden die wichtigsten Fakten etwas näher betrachtet:

  • Die Sonne wird der Menschheit noch etwa 4 Milliarden Jahre als Energielieferant zur Verfügung stehen.
  • Der Bedarf an Energie ist ca. 3000 Mal geringer als die von der Sonne tägliche auf die Erde abgegebene Solarenergie.
  • Durch die Nutzung der ohnehin zur Verfügung stehenden Solarenergie, wird der Ausstoß von Kohlendioxyd drastisch reduziert. Auf fossile Brennstoffe kann daher verzichtet werden.
  • Wer in eine Photovoltaikanlage investiert, macht sich unabhängig von den Strompreisen der Energiekonzerne.

Die Tabelle zeigt die wichtigsten Parameter der Sonne im Verhältnis zur Erde auf. Sehr erstaunlich ist die Tatsache, dass die Erde gegenüber der Sonne sehr winzig erscheint.

EigenschaftenErdeSonne
Durchmesser12.756 km1.392.520 km
Abgestrahlte Leistungentfällt3,845*10 hoch 26
Oberflächentemperatur288 K5778 K
Temperatur im Mittelpunkt6700 K15.000.000 K

Nutzung der Sonne als Energielieferant

Ohne die Sonne wäre das Leben auf dem blauen Planeten Erde nicht möglich. Vor allem durch die Erwärmung der Erdoberfläche wurde die Erde zu dem was sie heute ist – ein Lebensraum für Menschen, Tiere und Pflanzen. Neben der Erwärmung der Erde spendet die Sonne Licht, welches ebenfalls für das Wachstum der Pflanzen verantwortlich ist. Dabei ist die Sonnenscheindauer von Region zu Region unterschiedlich, was sich auch auf den Ertrag einer PV-Anlage auswirkt. Die Solarenergie ist durch die Erwärmung der Erde auch für die Entstehung von Wind und der Wasserkreislauf auf der Erde verantwortlich.

Der Mensch hat sich die Energie der Sonne auf folgende Art nutzbar gemacht und im Laufe der Jahre immer weiter optimiert:

  • Solarthermie – Mit Hilfe von Solarkollektoren, wird die Solarenergie in Wärmeenergie umgewandelt.
  • Photovoltaik – Mittels Solarzellen, welche in Solarmodulen miteinander verschaltet sind, wird aus der Energie der Sonne elektrische Energie erzeugt. Dies geschieht auf der Grundlage des photovoltaischen Effekts.
  • Solarwärmekraftwerke – Durch das Sonnenlicht wird Wasser bis zum Verdampfen erhitzt. Mit dem Wasserdampf werden Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben.
  • Solarkocher – Diese kommen vor allem in sonnenreichen Regionen der Welt zum Einsatz und dienen dem Erhitzen von Speisen.

Direkte Solarstrahlung & Diffusstrahlung

Solarstrahlung und Diffusstrahlung für SolarstromerzeugungBei der Umwandlung von Sonnenlicht in Solarstrom (Photovoltaik) wirken direkte Sonnenstrahlen und sog. Diffusstrahlung.

Wird Licht in Strom (Solarstrom) umgewandelt, spricht man vom photovoltaischen bzw. photoelektrischen Effekt. Die Strahlung, die auf die Solarzelle auch Solarmodul oder PV- Modul genannt trifft, teilt sich auf in direkte Solarstrahlung und diffusem Licht, welches z.T. durch Reflektion entsteht. Beide Strahlungsarten werden als Globalstrahlung bezeichnet. Anhand der Grafik, wird veranschaulicht, dass während der Sommermonate die direkte Solarstrahlung und die Diffusstrahlung am größten sind. Als Maximum werden etwa 5 kWh/m² erreicht. Dass heißt, dass während der Sommermonate mit einer Photovoltaik- Anlage die Solarernte (Ertrag durch Photovoltaik) am größten ist.

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