Sonne

„Von der Sonne kommt Tag für Tag die 15.000 fache Menge des täglichen Primärenergie-Bedarfs der gesamten Erdbevölkerung“[1].

Natürlich kann nicht die gesamte Sonnenenergie in für den Menschen direkt nutzbare Energie umgewandelt und so aktiv genutzt werden. Dennoch können immerhin 5 % des für 2040 erwarteten Energieverbrauchs durch Solarenergie gedeckt werden. Mit dieser Aussage beschließt Greenpeace das Zukunftsszenario seiner Studien zu ‚Concentrated Thermal Power’[2].

Heute ist die Energienutzung der Sonne zwar noch lange nicht so verbreitet wie die Nutzung von Wasser und Wind, doch das wird sich in absehbarer Zeit wohl ändern. Neben der Stromerzeugung mittels Photovoltaik, also der Erzeugung elektrischer Energie durch die direkte Umwandlung von Sonnenlicht und den Antrieb von Turbinen durch solare Wärme, gibt es noch verschiedene andere Möglichkeiten der Solarenergienutzung. Auf passive Nutzungsformen der Sonnenenergie, wie Bauplanung sowie die direkte Wärmenutzung soll an dieser Stelle jedoch nicht weiter eingegangen werden, da der Schwerpunkt auf Stromerzeugung gelegt wird.  Im Folgenden soll auf die Photovoltaik, sowie die Solarthermie und das Aufwindkraftwerk näher eingegangen werden.

Solarthermie

Die Solarthermie wandelt Sonnenstrahlung in Wärme um. Die Sonnenstrahlung wird zunächst aufgefangen, dann die Wärme konzentriert, transportiert oder gespeichert. Die Wärme kann entweder direkt zur Erwärmung von Nutzwasser oder das Betreiben von Heizsystemen genutzt oder beispielsweise durch das Betreiben einer Dampfturbine von mechanischer in elektrische Energie, also Strom, umgewandelt werden.

Der weltweit dominierende Solarthermie-Markt ist China mit einem Anteil von 56%, der Anteil Deutschlands beträgt dagegen 6%[3].

Eigene Grafik. Datenquelle: Fawer-Wasser/Plinke 2003, 6

Um die Sonnenstrahlung aufzufangen werden verschiedene Empfängertypen benutzt. Die häufigsten Solarthermieempfänger sind Parabolrinnen, Zentralempfänger (Solartürme) und Parabolschüsseln[4].

Parabolrinne

Mithilfe von rinnenförmig angeordneten Spiegeln wird das Sonnenlicht gebündelt und auf eine Empfängerröhre in der Mitte der Rinne geworfen. In dieser Röhre befindet sich eine Flüssigkeit die nun auf ca. 400°C erhitzt wird. Diese  heiße Flüssigkeit wird nun zur Dampferzeugung genutzt und mithilfe des Dampfes wird Strom erzeugt.

Zentralempfänger

Kreisförmig angeordnete Spiegel reflektieren und konzentrieren das Sonnenlicht auf einen Zentralempfänger an der Spitze eines Turmes in der Mitte.
Mit dieser Methode kann eine Transportflüssigkeit auf bis zu 1000°C erhitzt werden.

Parabolschüssel

Ein schüsselförmiger Reflektor bündelt das aufgefangene Sonnenlicht auf einen zentralen Empfängerpunkt. Die Transportflüssigkeit kann so auf ungefähr 750°C aufgeheizt werden. Diese kleinste Form der Empfänger eignet sich gut für dezentrale, einzelne Nutzung der Sonnenenergie.

Quelle: Aringhoff/Brakmann/Geyer/Teske 2005, 12

Jede dieser Empfängertypen hat verschiedene Vor- und Nachteile, auf die hier nun nicht näher eingegangen werden kann. Weitere Informationen finden Sie hier.

Photovoltaik

Die Photovoltaik taucht in den meisten Statistiken zur Energienutzung bislang nur als Unterpunkt der sonstigen erneuerbaren Energien auf.  Bis 2010 wird allerdings eine totale photovoltaische Leistung von knapp 12 GW weltweit prognostiziert. 2002 war in ganz Europa eine Kollektorfläche von 13,242 Millionen Quadratmetern installiert.

Die Photovoltaik nutzt nicht die Wärme, sondern das Licht der Sonne zur Erzeugung elektrischer Energie. Auf eine aus zwei Siliziumschichten bestehende Solarzelle treffen Sonnenstrahlen auf und Elektronen werden in der Photovoltaikzelle  in Bewegung gesetzt. Es entsteht ein elektrisches Feld. Durch die Bewegung der Elektronen wird ein Stromfluss erzeugt [5].

Zur näheren Erläuterung der Photovoltaiktechnik: http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.htm

Eine weitere Methode zur Nutzung der Sonnenwärme ist das Aufwindkraftwerk. Hier wird die Tatsache genutzt, dass durch die Sonne erwärmte Luft nach oben steigt. Luft wird unter einem Glasdach erwärmt und steigt daraufhin in einem Kamin nach oben, woraufhin vom Rand des Daches kalte Luft nachströmt, die sich wiederum erwärmt usw. Diese Luftbewegung treibt eine Turbine an, die Strom erzeugt[6].

Zur näheren Erläuterung: http://www.solarserver.de/lexikon/aufwindkraftwerk.html

Quelle: Solar Millenium AG

 
Politik

Mit dem Erneuerbare-Energien-Gesetz wurde in Deutschland ein Anschub auch für die Solarenergie geleistet. Auch in Spanien wurden gezielte politische Maßnahmen ergriffen, um die Solarenergie zu fördern.[7] Insbesondere Spanien und den mediterranen Ländern, wird bei Fortführung der heutigen Entwicklung bis 2025 eine führende Position vorausgesagt.[8] Dieses Potential zu nutzen würde bei einer verstärkten Zusammenarbeit innerhalb Europas einen Schritt in Richtung Unabhängigkeit von herkömmlichen Energien bedeuten und dem Ziel der EU, den Anteil der erneuerbaren Energien auf 22% zu erhöhen, entsprechen. Die Solarenergie findet immer mehr Verbreitung. „Seit den 90er Jahren wuchs der weltweite Markt an neu installierter Fläche mit durchschnittlich 13% pro Jahr.“[9] Der Solarenergiemarkt ist also ein Energiesektor mit Zukunft, was auch die große Zahl von Firmengründungen und Investitionen auf diesem Gebiet belegen. Dank des im Jahr 2000 eingeführten Erneuerbare-Energien- Gesetzes ist Deutschland technologisch unter den Marktführern. Ob Deutschland jedoch gleichermaßen von der großflächigen Nutzung der Solarenergie profitieren kann, ist umstritten. Obwohl es sich als Standort von großflächigen Solaranlagen aufgrund der geringeren Sonneneinstrahlung weniger eignet als das sonnenintensivere Spanien, kann beispielsweise bei der Warmwasserbereitung eine durchaus lohnenswerte Einsparung konventioneller Energie von bis zu 60 Prozent[10] erzielt werden. Um am Zukunftsgeschäft Solarenergienutzung teilzuhaben sollte Deutschland also vor allem seinen hohen Technologiestand weiter nutzen und auf verstärkte Kooperation mit sonnenreichen Ländern setzen. Durch diese Kooperation könnten sowohl Wirtschaftlichkeit als auch Versorgungssicherheit verbessert werden.