Die Kraft der Sonne

Die Kraft der Sonne

by Grit Irmscher

Die Energie der Sonne ist immer verfügbar, völlig sauber und zu gewaltigen Leistungen fähig. Noch aber nutzt die Menschheit das Potenzial des Kraftwerks am Himmel nicht genügend.

Solarstrom hat in Deutschland einen Anteil von nur sieben bis acht Prozent an der gesamten Stromerzeugung (Stand 2019). Experten, etwa vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, haben in einer Studie festgestellt, dass die Photovoltaik für die Energiewende noch viel massiver ausgebaut werden müsste. Noch aber wird fossile und nukleare Stromerzeugung subventioniert.

Einige sonnige Fakten:

  • 200 Gigawatt soll eine im Bau befindliche Mega-Solaranlage in Saudi-Arabien ab 2025 liefern. Das entspräche einer Leistung von 70 Atomkraftwerken.
  • In Deutschland sind rund 1,7 Millionen Dächer mit Solaranlagen ausgestattet. Das sind 15 Prozent.
  • An einem einzigen Tag schickt unsere Sonne genug Energie zur Erde, um die Menschheit das ganze Jahr über zu versorgen.
  • Für eine vierköpfige Familie reichen sechs Kilowatt auf dem Dach produzierter Sonnenstrom. Dafür ist eine Fläche von 40 Quadratmetern nötig. Die Installation der PV-Anlage dauert ein bis zwei Tage. In der Regel liegt der Wirkungsgrad der Sonne durch PV-Anlagen derzeit zwischen zehn und 40 Prozent.
  • Ein Quadratmeter Fläche wird in Deutschland im Jahresdurchschnitt von einer Sonnenenergiemenge von 1.000 Kilowattstunden bestrahlt. Bis zu 1.200 Kilowattstunden können an besonders günstig exponierten Standorten anfallen.
  • In Deutschland liefert die Sonne täglich 80-mal mehr Energie, als wir verbrauchen.
  • Selbst an sehr sonnenarmen Stellen auf der Welt werden noch circa 500 Kilowattstunden pro Quadratmeter im Jahr eingestrahlt. An den für Solarenergie günstigsten Orten des Planeten – Wüsten oder Gebirge am Äquator – sind es sogar bis zu 2.500 Kilowattstunden.
  • Die der Erde zugeführte Sonnenenergie ist circa 11.000-mal größer als der Energiebedarf der gesamten Weltbevölkerung. Im Jahr wird die Erde ungefähr von einer Gesamt-Solarstrahlung von 1.100 Milliarden Gigawattstunden erreicht.
  • Der jährlich weltweite Strombedarf könnte bereits durch eine Viertelstunde Sonneneinstrahlung gedeckt werden.
  • Alleine die Flächen aller deutschen Dächer würden theoretisch ausreichen, die Bundesrepublik mit Wärme und Strom ganzjährig zu versorgen.

So nutzen wir die Sonnenkraft bisher

Strom, Heizung, Antriebe – die Kraft der Sonne lässt sich vielfältig nutzen:

In Solarkraftwerken findet Stromgewinnung in großem Stil statt. Dafür wird das Sonnenlicht auf einem Absorber – etwa Wasser – gebündelt. Dabei entstehen sehr hohe Temperaturen, die dann in einem Wärmekraftwerk in Strom umgewandelt werden. Sonnenkraftwerke können je nach Lichteinfall und Kapazität ganze Regionen problemlos mit Energie versorgen. Vor allem Regionen im Äquatorgürtel eignen sich für den Bau solcher Anlagen, denn dort scheint die Sonne täglich am längsten.

Unabhängig macht sich, wer eine Photovoltaikanlage im eigenen Zuhause installiert. Die Funktion unterscheidet sich von Solarkraftwerken: Über Halbleiterschichten in den Solarzellen wird hier das Sonnenlicht in Strom umgewandelt. So wird die Stromrechnung kleiner und die Umwelt von Stromgewinnung aus fossilen Brennstoffen entlastet. Die Kosten für Solaranlagen sind mittlerweile so günstig, dass sich die Anschaffung schnell rentiert und sogar Gewinn abwirft.

Thermische Solaranlagen liefern Wärmeenergie. Kollektoren wandeln das Sonnenlicht in Energie für die Heizung oder die Warmwassererzeugung um. Sie kann in speziellen Tanklagern zwischengespeichert werden, um sie, wenn nötig, abzurufen.

Es ist sogar möglich, alleine von der Kraft der Sonne versorgt zu werden. Stichwort „Sonnenhaus“: In Süddeutschland, im bayrischen Regensburg, stehen Wohnhäuser, die bereits heute komplett unabhängig sind und dank perfekter Wärmedämmung, Photovoltaik und Solarthermie sowie Batteriespeicher die Bewohner mühelos durch sonnenarme Winter und Nächte bringen.

Auch im Bereich Flugverkehr nimmt der Solarantrieb langsam an Fahrt auf: Von 2015 bis 2016 umflog der Schweizer Solarpionier Bertrand Piccard mit seinem Partner André Borschberg die Erde in einem Flugzeug, das nur mit extrem leistungsstarken Solarzellen betrieben wurde. 17.000 davon wandelten die Sonnenenergie in Strom um und Akkus speicherten die Energie für die Nachtflüge. Ein Meilenstein in der Fluggeschichte.

Die Science-Fiction-Zukunft ist nicht mehr weit entfernt

Wie cool! Nie mehr das Handy laden – weil es sich durch im Display verbaute, transparente Solarzellen immer dann auflädt, wenn es dem Licht ausgesetzt ist. Oder deine Kleidung, dein Schmuck, ja sogar die Fensterscheiben zu Hause oder im Büro produzieren Strom. Das wäre mit integrierten organischen Solarzellen möglich, die flexibler sind als die herkömmlichen aus Silizium. Und wenn mal nicht die Sonne scheint? Forscher experimentieren bereits mit biogenen Zellen aus lebenden Organismen, die das Licht noch effektiver verarbeiten.

Ideen gibt es genug. Forscher arbeiten intensiv daran, die Effizienz von Solarzellen weiter zu steigern. Denn sie haben einen riesigen Vorteil gegenüber anderen erneuerbaren Energien wie Wind und Wasser: Sie sind mobil! So wären selbst kleine Zellen, die etwa im Ärmel deiner Jacke stecken, in der Lage, Strom zu produzieren. Ganz abgesehen etwa von Autos, die allein durch Sonnenkraft fahren könnten. Science-Fiction ist das längst nicht mehr, schon bald könnten diese Erfindungen Realität werden.

Eines ist aber auch Fakt: Während Wind- und Wasserkraft bereits gut erforscht sind, steht die Solarenergie immer noch am Anfang. Denn mit den bisherigen Technologien werden gerade einmal etwa 19 Prozent der verfügbaren Sonnenkraft genutzt.

Weitere Kleine Schritte:

Wie kannst du die Kraft der Sonne nutzen? Da gibt es interessante, aber vielleicht wenig alltagstaugliche Möglichkeiten. Im Folgenden ein paar Anregungen. Was fällt dir noch ein?

Kochen:

Solarkocher gibt es in verschiedenen Ausführungen und Größen ab circa 100 Euro. Zum Selberbauen gibt es Anleitungen im Internet. Material brauchst du nicht viel, aber Zeit und Geduld. Und Sonne: Auch an Sommertagen dauert es seine Zeit, bis alles heiß wird. Aber Spaß macht’s trotzdem!

Duschen:

Heute gehen wir mal nicht ins Bad, sondern in den Garten. Unter die Solardusche nämlich. Die funktioniert ganz einfach: Ein schwarzer Tank wird direkt in die Sonne gehängt und eine Brause daran angeschlossen. Immerhin bis zu 50 Grad warm wird das Wasser. Ist im Winter aber trotzdem keine gute Idee.

Trocknen:

Viel besser, weil alltagstauglich: Der Trockner bleibt aus, die Wäsche trocknet auf einem Wäscheständer. Bei direkter Sonneneinstrahlung geht das innerhalb kürzester Zeit, und die Kleidung nimmt einen wohligen Sommerduft an.

Laden:

Kleine Stromspeicher fürs Smartphone: Akkupacks sind heutzutage kaum noch wegzudenken. Wenn aufklappbare Solarzellen integriert sind, laden diese den Speicher mit der Kraft der Sonne wieder auf.

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