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THEMEN

Solartechnik

Einleitung

Der Fixstern Sonne gibt ununterbrochen eine unvorstellbar große Leistung in Form von elektromagnetischer Strahlung an den ihn umgebenden Weltraum ab. In jeder Sekunde verschmelzen im Innern der Sonne ca. 600 Mio. t Wasserstoff durch Kernfusion zu Helium und erzeugen dabei auf der Sonnenoberfläche eine Strahlungsleistung von 63 000 kW/m2 (63 MJ/s/m2). Im Abstand von 150 Millionen km, wo die Erde ihre Bahn um die Sonne zieht, beträgt die Leistung dieser Strahlung noch 1400 W/m2. Dieser Wert wird als Solarkonstante bezeichnet. An einem klaren Tag treffen ca. 1000 W/m2 Sonnenenergie auf die wolkenfreie Erdoberfläche. Die Sonneneinstrahlung ist - bedingt vor allem durch Wolken und die Neigung der Strahlen zur Erdachse - regional unterschiedlich. In der Bundesrepublik Deutschland treffen jährlich etwa 900 bis 1100 kWh Sonnenenergie auf einen Quadratmeter, in den Mittelmeerländern sind es etwa 1700 und in der Sahara sogar 2200 Kilowattstunden.

Die Gesamtmenge der auf die Erde eingestrahlten Sonnenenergie ist mehr als 10 000 mal größer als der derzeitige gesamte Weltenergieverbrauch, der 2008 bei 16,1 Mrd. t SKE und für Deutschland bei 477,8 Mio. t SKE (2008) lag.

Etwa 90% des Weltverbrauchs an kommerzieller Energie wird durch die fossilen Energieträger Kohle, Öl und Gas gedeckt, bei deren Verbrennung zwangsläufig Kohlendioxid entsteht. CO2 zählt zu den Treibhausgasen und trägt nach heutigem Kenntnisstand etwa 50% zum Treibhauseffekt bei. Aufgrund der zunehmenden Anreicherung von anthropogenen Spurengasen - vor allem CO2, CH4 (Methan), Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Ozon (O3) und N2O (Stickstoffdioxid) - in der Atmosphäre werden zukünftig Klimaveränderungen - hier insbesondere ein Anstieg der globalen Erdmitteltemperatur - erwartet, die katastrophale Folgen für das globale Klima haben könnten. Daher leisten alle Einsparungen von Primärenergie (Emissionsreduzierung) den größten Beitrag zur Lösung des globalen CO2-Problems.

Es wird unterschieden zwischen:

Nutzenergie

Energie in der vom Endverbraucher Form, z. B. Wärme zur Heizung, Licht zur Beleuchtung, Kraft zum Antrieb von Maschinen und Fahrzeugen.

Endenergie

Energie in der Form, wie sie dem Endverbraucher zugeführt wird, z. B. Strom, Fernwärme, Erdgas, Heizöl, Kraftstoffe, feste Stoffe, etc.

Primärenergie

Energie in der ursprünglichen, technisch noch nicht aufbereiteten Form, z. B. Kohle, Rohöl, Uran, die Solarstrahlung.

Die Sonne liefert uns in 20 Minuten so viel Energie gratis, wie alle Erdbewohner zusammen in einem Jahr an Energie verbrauchen. Neben der Windenergie, der Wasserkraft usw. zählt sie zu den erneuerbaren Energien. Sie ist Energiequelle für nachfolgende Nutzungssysteme:

  • Passive Solarenergienutzung
  • Niedertemperatur-Kollektorsysteme (ca. 30-100 °C)
  • Solare Prozesswärme
  • Solarthermische Kraftwerke (ca. 100-1000 °C)
  • Photovoltaik-Anlagen
  1. Einleitung
  2. Passive Nutzung der Sonnenenergie
  3. Solarkollektoren
  4. Solare Prozesswärme
  5. Solarthermische Kraftwerke
  6. Photovoltaik
  7. Solar-Wasserstoff-Kreislauf
  8. Solarkraftwerke im Weltraum
  9. Fazit

Bibliografie:

  • H.-F. Hadamovsky, D. Jonas: Solarstrom, Solarthermie, 2007
  • M. Heimann: Handbuch Regenerative Energiequellen in Deutschland, 2004
  • H. Hullmann, C. Bendel, T. Erge, H. Wilk: Photovoltaik in Gebäuden. Handbuch für Architekten und Ingenieure, 2000
  • F. Konrad: Planung von Photovoltaik-Anlagen, 2007
  • Adolf W. Sommer: Passivhäuser. Planung - Konstruktion - Details - Beispiele, Köln 2008
  • J. Rifkin: Die H2-Revolution (Wasserstoff), 2002
  • J. J. Romm: Der Wasserstoff-Boom. Wunsch und Wirklichkeit beim Wettlauf um den Klimaschutz, 2006
  • Thomas Sandner: Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen, 2005
  • H. Scheer: Solare Weltwirtschaft, 2005

Institution(en):

  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
    Heinemannstraße 2, 53175 Bonn
  • Bundesverband Solarenergie e.V. (BSE)
    Kruppstraße 5, 45128 Essen,
    02 01-1 85 30 06
  • Bürger-Information Neue Energietechnik (BINE)
    Mechenstraße 57, 53129 Bonn-Bad Godesberg,
    02 28-23 20 86
  • Deutscher Fachverband Solarenergie e.V. (DFS)
    Hindenburgallee 1, 85560 Ebersberg,
    0 80 92-2 29 39
  • Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie e.V. (DGS)
    Augustenstraße 79, 80333 München,
    0 89-52 40 71
  • Energie- und Umweltzentrum am Deister e.V.
    Am Elmchenbruch, 31832 Springe-Eldagsen,
    0 50 44-3 80
  • Fraunhofer-Institut für solare Energiesysteme (ISE)
    Oltmannstraße 22, 79100 Freiburg
  • Fraunhofer-Institut für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI)
    Breslauer Straße 48, 76139 Karlsruhe,
    07 21-6 80 70
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