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Solartechnik allgemein

Das Sonnenlicht, das pro Jahr die Erdoberfläche erreicht, enthält mehr als zehnmal soviel Energie wie alle bekannten Vorräte an Kohle, Erdgas und Uran zusammen, das entspricht dem 15.000-fachen des Weltjahresverbrauches.

Solarstrahlung

Die Sonne ist seit jeher der einzige Energielieferant für die Erde. Alle Energien, außer Atomkraft, haben ihren Ursprung in der Sonnenenergie. Bis zur technischen Nutzung der Sonnenenergie waren nur Pflanzen in der Lage, Sonnenenergie umzuwandeln und zu speichern. Die übermäßige Verbrennung dieser Speicher in Form von Öl, Kohle und Biomasse führt zu einer Erhöhung des CO2-Gehaltes in der Atmosphäre und damit zum Treibhauseffekt. Folgen des Treibhauseffektes sind unter anderem das Ansteigen der Temperaturen auf der Erde. Viele Wissenschaftler führen die zunehmende Häufigkeit und Stärke von tropischen Stürmen auch auf die ansteigenden Temperaturen zurück. Außerdem befürchten Sie ein Abschmelzen der Polkappen und damit verbunden einen dramatischen Anstieg des Meeresspiegels.

Die in den letzten 100 Jahren durch Menschen entstandenen CO2-Emissionen stammen zu 95 % aus den Industrieländern. Es liegt also vor allem an uns, den CO2-Ausstoß zu senken. Ener giesparen und die verstärkte Nutzung von Sonnenenergie sind zwei wesentliche Beiträge, die jeder von uns leisten kann.

Die Nutzung der Solarstrahlung

Die Strahlungsleistung der Sonne erreicht auf der Erdoberfläche etwa 1.000 W/m²  allerdings nur in den sonnenreichen Stunden des Jahres. Bei sehr dichter Bewölkung sinkt der Wert auf 20 W/m².

Das Jahr hat in Deutschland – je nach Region – zwischen 1.300 und 1.900 Sonnenstunden. Über das gesamte Jahr betrachtet liegt die Strahlungsenergie bei uns zwischen 900 und 1.200 kWh/m².

Um diese Strahlungsenergie zu erschließen, stehen zwei Anwendungstechniken zur Verfügung:

Photovoltaik: Die direkte Umwandlung der Strahlungsenergie in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen.

Kollektortechnik: Die Umwandlung der Strahlungsenergie in die Wärmeenergie eines Wärmeträgers. Dies geschieht in Kollektoren.

Begriffe zur Solartechnik

Absorber
Fläche des Solarkollektors, die die einfallende Solarstrahlung absorbiert und in thermische Energie (Wärme) umwandelt.

Absorptionsgrad
Der Anteil der eintreffenden Strahlung, der von der Oberfläche absorbiert wird. Der Rest wird reflektiert. Der maximale Absorptionsgrad EINS besagt, daß die auftreffende Strahlung zu 100 % absorbiert wird. Je höher der Absorptionsgrad, desto besser der Absorber.

Diffuse Strahlung
Strahlung, die nicht direkt von der Sonne auf den Kollektor trifft, sondern durch Beugung und Streuung in der Atmosphäre auf den Kollektor gelenkt wird.

Direkte Strahlung
Sonnenstrahlung, die direkt von der Sonne auf den Kollektor auftrifft.

Emissionskoeffizient
Anteil der Strahlung, der in einem betrachteten Spektralbereich von der Oberfläche eines Gegenstandes nach außen abgestrahlt wird. Er soll bei einem Kollektor im Spektralbereich der Wärmestrahlung so niedrig wie möglich sein.

Globalstrahlung
Summe aus direkter, diffuser und reflektierter Sonnenstrahlung.

Konversionsfaktor
Anteil der eintreffenden Strahlungsenergie, der vom Absorber an den Wärmeträgerkreis der Solarkollektoranlage abgegeben wird.

Konvektionsverlust
Wärmeverlust, der durch Luftzirkulation zwischen Absorber und Kollektoraußenfläche entsteht.

Selektive Beschichtung
Spezielle Beschichtung des Absorbers einer Solaranlage, die bewirkt, daß die Sonnenstrahlung möglichst vollständig absorbiert wird. Strahlungsverluste durch Abgabe langwelliger Strahlung an die Umgebung werden durch die selektive Beschichtung minimiert.

Solare Deckungsrate
Prozentualer Anteil des Warmwasserbedarfs, der durch die Solaranlage gedeckt wird.

Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad ist der relative Anteil der eintreffenden Strahlungsenergie, der als Nutzenergie zur Verfügung steht.

 

Warum Solarenergie nutzen?

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