Mehr und mehr nutzen wir die Sonne, indem wir Solarpanels auf Dächern und Fassaden verbauen, um damit Strom zu erzeugen. Sonnenenergie lässt sich aber noch auf andere Weise nutzen, worüber wir Sie in diesem Artikel informieren.
Geschichte
In den Jahren 1839 – 1954 führte eine Reihe von Entdeckungen durch diverse Personen, unter anderem Albert Einstein, zur ersten funktionierenden Photovoltaikzelle, die eine brauchbare Menge Strom lieferte. Der Ölpreisschock 1970 führte zu mehr Interesse an erneuerbaren und unabhängigen Energieträgern. Die Raumfahrt nutzt seit jeher Sonnenenergie, da Photovoltaik auch im All funktioniert und so diverse Satelliten und die ISS Raumstation mit Strom versorgt. Die Entwicklung von Solarpanels und deren Nutzung in der breiten Masse schreitet zügig voran. Gerade in den letzten Jahren erfuhr die Solarbranche einen regelrechten Boom, insbesondere seit es möglich ist, den produzierten Strom ins Netz einzuspeisen und damit Stromkosten zu senken.
Nebst der Nutzung der Sonne mit Hilfe von Photovoltaikanlagen kann Sonnenenergie auch in Sonnenkollektoren oder Solarthermieanlagen genutzt werden. Im Kleinen können Solarkocher auch zum Erwärmen von Speisen genutzt werden – davon weiter unten in diesem Blog.
Nutzung der Sonnenenergie mit Photovoltaik
Sonnenstrahlen führen dazu, dass sich Elektronen und Protonen in den Solar-Paneelen zu bewegen beginnen. Diese Bewegung wird geleitet und führt zu einem Kreislauf innerhalb des Paneels. Diese Bewegung führt zu Spannung, die durch einen Wechselrichter dann von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. Dieser kann dann sofort genutzt oder ins Stromnetz eingespeist werden. An Tagen mit wenig Sonne oder gar Schnee auf den Paneelen produzieren solche Anlagen wenig bis gar keinen Strom. Die Produktionsschwankungen sind also über den Tag und über das Jahr sehr hoch, was die Nutzung zumindest in unseren Breitengraden unzuverlässig macht. Es gibt nicht nur Photovoltaikflächen mit klassischen Paneelen, sondern inzwischen auch Flächen für Fassaden und sogar Solarstoren. Die Entwicklung geht immer weiter, und die Gewinnung wird effizienter.
Nutzung in Solarkollektoren
In Solarkollektoren wird mit Hilfe einer zirkulierenden Flüssigkeit Wärme gesammelt. Diese sind meist schwarz verkleidet, weil dunkle Farben sich deutlich schneller aufheizen als helle Oberflächen. Die gesammelte Wärme wird in einem Wärmetauscher an Wasser abgegeben und gespeichert. Oder man nutzt es, um Wasser im Boiler vorzuwärmen. Auch das funktioniert nur, wenn kein Schnee auf den Kollektoren liegt und die Sonne scheint.
Nutzung in einem Solarkocher
Gerade in südlichen Ländern können mit einem Solarkocher Speisen erwärmt werden. Spiegel bündeln Sonnenenergie und erhitzen so die Mahlzeit, dies völlig autark und ohne Verbrennen von fossilen Energien.
Nutzung in einem Solarthermiewerk
Was bei einem Solarkocher in klein funktioniert, klappt auch in gross. Gerade in Ländern mit vielen Sonnenstunden kann man viele Parabolspiegel auf einen Turm richten. Dort verdampfen die sehr hohen Temperaturen Wasser. Dieser Wasserdampf treibt Turbinen zur Stromerzeugung an. Viele Anlagen sind schon gebaut, und man arbeitet nun daran, dass solche Anlagen 24h am Tag produzieren, indem ein Teil der Wärme zwischengespeichert wird.
Ausblick
Sonnenenergie lässt sich schon ganz gut nutzen, und Entwicklung und Verbesserung der Effizienz gehen weiter. Die grösste Herausforderung ist vor allem für Nordländer, dass Energie bisher nicht oder nur schlecht gespeichert werden kann, um über den Winter und sonnenarme Tage hinwegzukommen. Aktuell wird in der Schweiz gut 6 % der Energie durch die Sonne erzeugt, Tendenz steigend.