Bei der Sonnenenergie – oder auch Solarenergie genannt – wird sich die Strahlung der Sonne zunutze gemacht, um Energie oder Wärme zu erzeugen. Dies ist aufgrund der Kernfusion in der Sonne möglich. Hier wird Wasserstoff verbrannt und es entsteht das Gas Helium. Bei der Reaktion wird Energie freigesetzt, von der ein kleiner Teil auf der Erde als Wärme und Licht ankommt. Verschiedene Anlagen nutzen die Wärme und das Licht der Sonnenstrahlen, um Strom und Wärme zu gewinnen oder zu speichern.
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Sonnenenergie
Sonnenenergie zählt zu den erneuerbaren Energien. Da Sonnenlicht kostenlos und fast immer zur Verfügung steht, ist diese Energieform nachhaltig und ein wichtiger Faktor für die Energiewende. Das Verfahren nutzt die Strahlung der Sonne, um Wärme oder Energie zu erzeugen. Dies geschieht durch sogenannte Photovoltaik- oder Solarthermieanlagen. Was genau Sonnenenergie ist und warum Solaranlagen essenziell für den Klimaschutz sind, erfährst du hier.
Was ist Sonnenenergie?
Wie wird Sonnenenergie genutzt?
Sonnenenergie kann direkt oder indirekt genutzt werden. Windkraftanalagen zum Beispiel nutzen Sonnenenergie indirekt, um Energie zu gewinnen. Denn weil die Sonne die Luft unterschiedlich erhitzt, entstehen Druckunterschiede, die mithilfe von Luftströmen wieder ausgeglichen werden. Diese Luftströme werden von Windkraftanlagen in elektrische Energie umgewandelt. Auch Wasserkraftanlagen nutzen die Sonnenenergie indirekt: Wasser verdampft durch die Sonne und gelangt als Regen oder Schnee wieder in Flüsse und Seen.
Sonnenenergie kann aber auch direkt genutzt werden zur Erzeugung von Wärme oder Strom. Folgende Techniken werden dafür verwendet:
- Photovoltaikanlagen
- Solarthermieanlagen
Was sind Photovoltaikanlagen?
Photovoltaikanlagen können sich die Sonnenstrahlen, die in Form von elektromagnetischen Wellen auf die Erde treffen, zunutze machen und daraus Energie gewinnen und speichern. In den Solarzellen wird die Energie gespeichert. So kann sie zu einem späteren Zeitpunkt oder direkt genutzt werden.
Wie viel Energie Photovoltaik produziert, kommt auf mehrere Faktoren an: die Größe, der Standort und die Technik der Anlage selbst sowie der Standort der Solarzellen und die Neigung des Dachs. All dies bestimmt, wie viel Sonnenstrahlen auf die Solarzellen treffen und zur Energiegewinnung genutzt werden.
Was sind Solarthermieanlagen?
Im Gegensatz zur Photovoltaikanlage werden Solarthermieanlagen zur Gewinnung von Wärme beziehungsweise Warmwasser eingesetzt. In den Rohren der Anlage befindet sich eine Flüssigkeit, die durch eine Pumpe in Bewegung ist. Trifft die Sonne auf die Rohre, erwärmt sich die Flüssigkeit. Mithilfe eines Wärmetauschers wird die Wärmeenergie in einen Wasserspeicher gegeben. Von dort aus kann das warme Wasser im Haus genutzt werden.
Vorteile der Sonnenenergie
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unerschöpfliche Energiequelle
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Kostenlos und überall vorhanden
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Sauber und emissionsfrei
Sonnenenergie gehört mit Windkraft, Geothermie, Wasserkraft und Biomasse zu den erneuerbaren Energien. Sie zeichnen sich besonders durch ihre Nachhaltigkeit aus. Konkret bringt Sonnenenergie viele Vorteile mit sich.
Obwohl Solarthermie- und Photovoltaikanlagen sehr nachhaltig sind, können diese Techniken nicht das ganze Jahr über genutzt werden. Im Winter brauchen wir tendenziell mehr Strom, da es früher dunkel und kalt wird. Sonnenenergie jedoch kann nur produziert werden, wenn die Sonne scheint. Aus diesem Grund ist vor allem in der kalten Jahreszeit eine zusätzliche Energiequelle nötig. Da sich die Anzahl der Sonnenstunden in den Bundesländern unterscheidet, sind Photovoltaik- und Solarthermieanlagen in einigen Regionen effizienter als in anderen.
Was bedeutet Autarkie bei Sonnenenergie?
Energieautarkie kann in zwei Arten unterschieden werden: bilanziell und tatsächlich
Im Zusammenhang mit der Nutzung von Photovoltaik und Solarthermie wird häufig von Energieautarkie gesprochen. Sie bezeichnet die Energieversorgung unabhängig von externen Quellen. Ein zu 100 % energieautarker Haushalt deckt seinen Energiebedarf für Strom, Heizung und Warmwasser vollständig selbst.
Solarenergie eignet sich für Privatpersonen auf dem Weg zur Energieautarkie sehr gut, da die Solarelemente unkompliziert auf fast jedem Dach installiert werden können. Nutzt ein privater Verbraucher also eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung oder eine Solarthermieanlage zum Heizen, kann er einen Teil seines Energiebedarfs selbstständig decken. Er ist somit zu einem gewissen Grad energieautark und im Eigenverbrauch unabhängiger von steigenden Strom- oder Gaspreisen sowie fossilen Brennstoffen.
Wie groß der Autarkiegrad eines Haushalts durch Sonnenenergie werden kann, hängt zum einen von der Sonneneinstrahlung ab. In südlichen Ländern und im Sommer ist es somit sehr viel einfacher, Autarkie zu erreichen als in nördlichen Regionen und im Winter. Zum anderen spielen selbstverständlich auch die Zahl und der Wirkungsgrad der installierten Module oder Kollektoren eine große Rolle.
Tatsächliche Energieautarkie
Kann ein Haushalt seinen Eigenverbrauch an Energie zu 100 % eigenständig decken, beispielsweise mithilfe von Photovoltaik, Solarthermie und Wärmepumpe, liegt tatsächliche Energieautarkie vor. Das Haus müsste somit nicht einmal an das öffentliche Strom- oder Heizungsnetz angeschlossen werden. Aufgrund von witterungsbedingten Schwankungen ist es jedoch kaum einem Haushalt möglich, auf diese Weise energieautark zu werden.
Bilanzielle Autarkie
Bei bilanzieller Energieautarkie werden nach Ablauf eines Jahres die Energiegewinne, zum Beispiel aus Solarenergie, dem Energieverbrauch eines Haushalts gegenübergestellt. So kann es im Winter oder an bewölkten Tagen vorkommen, dass Energie extern hinzugekauft werden muss, um den Eigenverbrauch zu decken. Produzieren die Anlagen jedoch im Sommer bei intensiver Sonnenstrahlung einen Überschuss, kann dieser ins öffentliche Netz eingespeist werden und gleicht den Zukauf von Energie in der Bilanz wieder aus.
Sonnenenergie und das Klima
Auch wenn einige nachteilige Effekte die Nutzung und den Wirkungsgrad der Sonnenenergie beeinträchtigen, überwiegen bei Photovoltaik und Solarthermie die Vorteile. Keine andere Energiequelle ermöglicht Unternehmen und Privatpersonen so einfach, bei der Stromerzeugung und beim Heizen Unabhängigkeit von steigenden Energiepreisen und fossilen Brennstoffen zu erreichen.
Da bei der Nutzung von Solarenergie zur Energieerzeugung keine Emissionen entstehen, ist diese erneuerbare Energie nachhaltig und klimaschonend im Gegensatz zu fossilen Brennstoffen. Um aus fossilen Brennstoffen wie Öl und Kohle Energie zu gewinnen, müssen diese verbrannt werden. Bei der Verbrennung wird CO2 ausgestoßen. Da CO2 als Treibhausgas zur Erderwärmung beiträgt, muss die Energiegewinnung durch Öl und Kohle reduziert und durch erneuerbare Energien wie Sonnenenergie ersetzt werden.
Aus diesem Grund wird der Anteil der Solarenergie an der deutschen Stromerzeugung in Zukunft weiter ansteigen und sich der Status der Sonnenenergie neben der Windenergie als eine der wichtigsten Energiequellen der Zukunft festigen.
