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Solarenergie: Was ist Sonnenenergie – und wie nutzen wir sie am besten?

Gepostet am 17 April 2020

Das frühlingshafte Wetter der letzten Tage und Wochen verwöhnte uns mit viel Sonnenschein und Temperaturen weit über 20 °C. Der Frühling 2020 ist so sonnig wie selten ein Frühjahr zuvor. Die Sonne versorgt uns nicht nur mit Vitamin D – sondern kann auch zur Energiegewinnung genutzt werden.

Solar energy

Als Sonnen- oder Solarenergie wird die Energie bezeichnet, aus den Strahlen der Sonne gewonnen werden kann. Dabei ist nicht nur die durch die Umwandlung der Sonneneinstrahlung in elektrischen Strom erzeugte Energie eingerechnet, sondern auch die direkte Sonnenwärme und die thermische Nutzung der Sonneneinstrahlung.

Die Strahlkraft der Sonne beruht auf der elektromagnetischen Strahlung, die an der Oberfläche des Himmelskörpers freigesetzt wird – mit einer geschätzten, kaum vorstellbaren Temperatur von ca. 5500 °C.

Wie funktioniert die Nutzung der Sonnenenergie physikalisch?

Die Sonnenstrahlen, die bei uns ankommen, sind Produkte der im Inneren der Sonne ablaufenden Kernfusionen. Treffen die Strahlen auf die Erdatmosphäre, haben sie immer noch eine Intensität von ca. 1367 Watt pro m². Ein Teil der Sonnenstrahlung wird schon in der Atmosphäre Schwebstoffen aufgehalten, zerstreut oder reflektiert. Und die Atmosphäre selbst wird durch die Sonneneinstrahlung bereits erwärmt und nimmt somit einen beträchtlichen Anteil der Strahlung auf.

Was übrig bleibt, gelangt bis zur Erdoberfläche und entfaltet dort seine Wirkung. Die auftreffenden Sonnenstrahlen werden von Pflanzen für die Photosynthese genutzt, also die Umwandlung von Kohlenmonoxid in Sauerstoff. Wir verdanken diesem Prozess die Luft zum Atmen.

Wenn Menschen die Sonnenenergie nutzen, tun sie das mithilfe der Photovoltaik oder der Phototermik auf verschiedene Weisen:

  • Solarzellen in der Photovoltaik zur Erzeugung von Gleichstrom nutzen
  • Wärme gewinnen durch Sonnenkollektoren im Rahmen der Photothermik
  • Stromerzeugung im Sonnenwärmekraftwerk über Wärme und Wasserdampf
  • Stromerzeugung durch sonnenerhitzte Luft in sogenannten Aufwindkraftwerken
  • Solaröfen oder -kocher für die Erhitzung von Speisen, medizinischen Geräten u.v.m.
  • Solarballons, deren Flugfähigkeit auf der heißen Luft im Inneren beruht

 

Welche Vor- und Nachteile hat der Sonnenstrom?

Wenn es um die Nutzung der Sonnenenergie geht, unterscheiden Fachleute zwischen Sonnenkollektoren und Photovoltaik-Anlagen. Mithilfe von Sonnenkollektoren kann beispielsweise Wasser für den Bedarf des Haushaltes erhitzt werden, ein Speichermedium ist hier nicht vorgesehen. Die Kollektoren erbringen ihre beste Leistung allerdings nur bei sehr schönem Wetter und klarem Himmel. Nachts ist, sobald der erhitzte Wasservorrat verbraucht ist, dann Schluss mit Duschen.

Mit Photovoltaikanlagen hingegen lässt sich Strom erzeugen, der ins Netz eingespeist wird. Der so erzeugte Strom wird dem Erzeuger vergütet. Umgekehrt können Haushalte mit einer Photovoltaik-Anlage tagsüber einspeisen, nachts dann im Umkehrschluss Strom aus dem Netz beziehen.

In der Anschaffung sind derartige Anlagen natürlich wesentlich aufwändiger als die recht einfachen Kollektoren. Außerdem müssen Nutzer berechnen, wie groß bzw. leistungsstark die Anlage ist, um sich sinnvoll amortisieren zu können. Wer genügend Dachfläche hat, kann eine Photovoltaik-Anlage über 20-30 m² innerhalb von ca. 15 Jahren abgeschrieben haben.

Aufwändig ist es auch, die erzeugte Sonnenenergie selbst zu speichern. An entsprechenden chemischen Speichermedien wird noch gearbeitet, denkbar ist die Nutzung von Wasserstoff-Zellen.

Wie gross ist der Nutzen der Solarenergie?

Größere Photovoltaikanlagen sind komplexe Paneele aus Halbleitern, die die Sonneneinstrahlung in Gleichstrom umwandeln. Dieser wird konvertiert und kann in das Stromnetz eingespeist werden. Die Anlagen sind wesentlich bezahlbarer geworden als noch vor 10 oder 15 Jahren und gehören zu den wichtigsten nachhaltigen Methoden, um Strom zu erzeugen. Da moderne Solarzellen eine extrem hohe Konvertierungsrate aufweisen, funktionieren sie auch in nördlichen Breiten gut.

Dabei sind die Möglichkeiten noch längst nicht ausgeschöpft. Mindestens eine Viertel des Energiebedarfes ließe sich bis Mitte des Jahrhunderts aus Solarstrom decken. Und nicht nur für die benötigte Elektrizität, auch für die Warmwasserbereitung und die Heizung von Räumen kann die Sonnenenergie genutzt werden – sowohl aktiv als auch passiv, am besten in Kombination mit einer entsprechenden Sanierung und Dämmung von Gebäuden.

Solar energy

Passive und aktive Nutzung der Sonnenenergie

Die Sonnenenergie wird schon seit Jahrtausenden passiv genutzt – insbesondere in der Ausrichtung von Gebäuden. So soll das Maximum an Licht und Wärme über die Fenster eingefangen werden. Zugleich müssen sogenannte „Passivhäuser“ natürlich auch entsprechende Wärmedämmungen aufweisen können, damit die „eingefangene“ Sonnenwärme drinbleibt.

Wenn die Sonneneinstrahlung hingegen aktiv genutzt werden soll, ist ein Sonnenkollektor für die Heißwassererzeugung oder eine Photovoltaik-Anlage notwendig, mit der Strom erzeugt wird. Egal, wofür sich Nutzer entscheiden, die Paneele oder sonstigen Komponenten können in die Gestaltung eines Gebäudes mit einbezogen werden.

Sonnenenergie nutzen – das geht fast überall

Mit hocheffizienten neuen Solarpaneelen lässt sich die Kraft der Sonne sogar in nördlichen Breiten noch in Energie umwandeln. Dabei werden schon geringste Lichteinstrahlungen ausgenutzt. Und auch an mobile Lösungen ist inzwischen gedacht. So gibt es Solar-Pads, die für Outdoor-Freunde eine ideale Möglichkeit der Energie-Versorgung darstellen. Die Pads sind eigentlich tragbare Solarzellen. Sie können auf den Rucksack oder das Autodach befestigt werden und haben am Ende des Tages Strom für das Handy, die Kamera oder für heisses Duschwasser erzeugt. Solarenergie ist also nicht nur ungemein nachhaltig – sie ist auch ausgesprochen tragbar!

NIKIN – für nachhaltigeren Umgang mit der Umwelt

Obwohl wir uns bei NIKIN vor allem mit nachhaltigen Materialien der Modeindustrie befassen und gegen die globale Waldabholzung ankämpfen, ist es uns wichtig, auch in anderen Lebensbereichen nachhaltig zu denken. Wir wollen die Menschen motivieren, ihren Lebensstil zu überdenken und ihn womöglich nachhaltiger zu gestalten. Es ist an der Zeit, über alternative Energiequellen, als den herkömmlichen, nachzudenken. Eine davon ist die Nutzung der Solarenergie, die durch den technischen Fortschritt allmählich bezahlbarer wird und auch in der Schweiz einen Aufschwung erlebt.

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