Was ist Solarenergie und wie wird sie genutzt?

Sonnenenergie ist die regenerative Energiequelle schlechthin. Sie erreicht die Erdoberfläche in Form von sichtbarem Licht und unsichtbarer, aber fühlbarer Wärmestrahlung. Sie ist vor Geothermie und Gezeitenkraft die mit Abstand wichtigste regenerative Energiequelle und steht in menschlichen Zeithorizonten praktisch unendlich lange zur Verfügung.

Die Nutzung der Sonnenenergie begann natürlich nicht erst mit Erfindung der ersten Solarzellen durch den Menschen, sie begann bereits vor 2-3 Milliarden Jahren, als die ersten Algen und später Pflanzen die Fähigkeit entwickelten, Photosynthese zu betreiben und damit bis heute die Nahrungsgrundlage für Menschen und Tiere zu schaffen. Erst dadurch wurde das Leben - so wie wir es kennen - auf diesem Planeten möglich.

Der allergrößte Teil der Strahlungsenergie - auch des sichtbaren Lichts - wird in der Atmosphäre und auf der Erdoberfläche jedoch in Wärme umgewandelt.  Diese Wärme macht den Planeten erst bewohnbar, lässt das Wasser der Ozeane verdunsten und treibt Wind und Wettersysteme an, welche es über dem Festland und in Gebirgen wieder regnen lassen. Somit greift man übrigens auch bei der Nutzung von Wind- und Wasserkraft indirekt auf die Energie der Sonne zurück.

Auch die gutefrage Community hat hat sich damit auseinandergesetzt und meint folgendes:

Bei der direkten Nutzung des Sonnenlichtes als Energiequelle kannst Du grob zwischen drei Methoden unterscheiden.

Unsere Community kennt sie:

• Photovoltaik zur direkten Gewinnung elektrischer Energie

• Solarthermie zur Gewinnung von Wärme

• Sowie solarthermische Kraftwerke, welche die Wärmeenergie nutzen, um daraus indirekt elektrische Energie zu erzeugen.

Die weltweit wohl am weitesten verbreitete Methode, Sonnenenergie zu Hause zu nutzen, ist mit Hilfe von Solarkollektoren oder thermischen Kollektoren, um das Wasser für den alltäglichen Gebrauch oder sogar zum Heizen zu erwärmen. Solarkollektoren für das Hausdach gibt es in verschiedenen Bauformen, grundsätzlich bestehen sie aber aus einer dunklen Metalloberfläche (Absorber), die gut wärmeleitend mit einem Rohrsystem verbunden ist. Das eintreffende Sonnenlicht einschließlich der Wärmestrahlung wird auf der dunklen Oberfläche absorbiert und in Wärme umgewandelt, dabei können Temperaturen von bis zu 90°C erreicht werden. Diese Wärme wird dann mit Hilfe einer Wärmeträgerflüssigkeit (welche im Grunde aus Wasser mit Frostschutzmittel besteht) über Rohrleitungen und einen Wärmetauscher in den Warmwasserspeicher geleitet.

In der gutefrage Community gibt es bereits erste Erfahrungen mit Solarthermie:

Eine weitere Möglichkeit der solaren Energiegewinnung sind solarthermische Kraftwerke, welche das Sonnenlicht  - nicht wie die Photovoltaik - direkt in elektrische Energie umwandeln, sondern die Wärmeenergie der Sonne nutzen, um damit Dampfturbinen und Generatoren anzutreiben.

Hierfür sind allerdings auch deutlich höhere Temperaturen nötig, als mit den oben beschriebenen Solarkollektoren erreicht werden können. Deshalb werden die Sonnenstrahlen einer großen Fläche mit Spiegeln auf einen Punkt oder eine Linie gebündelt, um spezielle Thermoöle auf Temperaturen bis zu 400°C oder sogar Salz-Schmelzen auf über 1000°C zu erhitzen, um die Wärmeenergie vorübergehend zu speichern.

Darin besteht auch einer der großen Vorteile dieser Kraftwerke, nämlich dass Wärme besser gespeichert werden kann als elektrische Energie. Die gespeicherte Wärme kann dann genutzt werden, um abends und sogar nachts Strom zu produzieren, wenn keine Sonne scheint. Ein weiterer Vorteil ist, dass sie in sehr sonnenreichen Gebieten deutlich höhere Wirkungsgrade erreichen können als Photovoltaik (bis über 70%), dafür ist aber direkte Sonneneinstrahlung nötig. Mit diffusem Licht unter bewölktem Himmel können diese Anlagen praktisch keine Leistung mehr erzielen.