Solarenergie: Strom und Wärme aus Sonnenenergie

Was ist Solarenergie?

Unter Solarenergie versteht man die Energie, die durch die Strahlung der Sonne entsteht. Sie kann für die Erzeugung von elektrischem Strom oder Wärme genutzt werden. Grundlagen der Solarenergie und damit der modernen Solartechnik sind die Kernfusionen. Diese laufen im Inneren der Sonne ab und sorgen für Temperaturen von etwa 5.500 Grad auf ihrer Oberfläche. Nach Einschätzung der Experten dauert es noch maximal eine Milliarde Jahre, bis die Sonne als Energiequelle versiegt. Denn dann hat sie sich so stark ausgedehnt, dass ihre Strahlen die Erdozeane zum Verdampfen bringen würden.  

Enorme Menge an solarer Energie

Bis zum Ende liefert sie jeden Tag eine Menge an Energie, die sich direkt oder indirekt nutzen lässt - und das frei Haus. In Deutschland beträgt die mögliche Menge an Solarenergie pro Jahr und pro Quadratmeter Fläche 1.000 Kilowattstunden. Das entspricht etwa dem Energiegehalt von 100 Litern Heizöl. Dieser Wert wird auch als Globalstrahlung oder  Solarstrahlung  bezeichnet. Im Süden Deutschland liegt er etwas höher, denn hier lassen sich im Schnitt 1.190 Kilowattstunde je Quadratmeter vom Dach holen.

Wie lässt sich Sonnenenergie nutzen?

Für die Nutzung von Sonnenenergie bedarf es im Grunde nicht einmal besonderer technischer Anlagen. Die Sonneneinstrahlung, die durch die Fenster in unsere Wohnungen dringt, kann bereits einen nicht zu verachtenden Teil unseres Wärmebedarfs decken. Es gibt aber auch weniger passive Methoden, den Energiebedarf aus dieser nahezu unerschöpflichen Quelle zu decken.  Die beiden häufigsten Methoden, Solarenergie nutzbar zu machen, sind Photovoltaik und Solarthermie, also Strom- und Wärmegewinnung aus Sonnenstrahlen.

Hier die möglichen Anwendungsgebiete im Überblick:

• Pholtovoltaik: Stromerzeugung durch Solarzellen – privat und gewerblich.
  
• Solarthermie: Wärmeerzeugung durch Sonnenkollektoren – privat und gewerblich.
  
• Spezielle Sonnenwärmekraftwerke (z.B.  Parabolrinnenkraftwerk,  Solarturmkraftwerk  oder  Aufwindkraftwerk): Stromerzeugung durch Wärme und Wasser – nur gewerblich.

Photovoltaik: Strom erzeugen

Mithilfe von  Solarzellen  ist es möglich, die auftreffenden Sonnenstrahlen direkt in elektrischen Strom umzuwandeln. Die so gewonnene Energie kann entweder direkt vor Ort verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.  Wichtigster Bestandteil einer Photovoltaikanlage ist das Solarpanel, das meist auf dem Dach montiert wird. Dessen Ausrichtung sollte möglichst nach Süden gehen, um eine maximale Ausbeute zu gewährleisten. Darüber hinaus ist der Einstrahlwinkel von Bedeutung, welcher zwischen 20 und 60 Grad betragen sollte.  

Da die gesetzliche Vergütung für alle, die  Solarstrom einspeisen  zunehmend geringer wird, raten Experten dazu, Solarenergie vor Ort selbst zu nutzen. Denn im Schnitt zahlen Anlagenbesitzer etwa 13 Cent pro Kilowattstunde Solarstrom. Im Vergleich dazu kostet eine Kilowattstunde auf dem Markt um die 29 Cent. Hinzu kommt, dass die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlage seit Jahren sinken, was den Eigenverbrauch noch attraktiver macht. Um den Stromverbrauch zu optimieren, ist der Einsatz eines  Stromspeichers  unverzichtbar.

Übrigens: Wer sich regionale weitestgehend autark versorgen möchte, kann die Photovoltaik auch zur Erzeugung von  Bürgerenergie  nutzen. Große Freiflächenanlagen gehören dann dem gesamten Ort, der damit das Klima schont und Arbeitsplätze schafft.  

Solarthermie: Wärme gewinnen

Wie bereits erwähnt, lässt sich mithilfe der Solarenergie auch Wärme erzeugen. Wie bei der Photovoltaik befinden sich auch die Kollektoren einer thermischen Solaranlage meist auf dem Hausdach. Zum Einsatz kommen dabei Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren.  

Eine Solarthermieanlage kann sowohl für die Warmwasserbereitung als auch zur Heizungsunterstützung genutzt werden. Je nach Art der Kollektoren kostet eine Solarthermieanlage für Warmwasser für ein durchschnittliches Einfamilienhaus zwischen 3.500 und 5.000 Euro. Soll sie die vorhandene Heizungsanlage ergänzen, steigen die Kosten auf bis zu 12.000 Euro. Dabei lässt sich eine solche Anlage mit nahezu allen Heizsystemen kombinieren. Ausführliche Informationen dazu finden Sie im Beitrag "Solarthermie: Heizen mit Sonnenenergie".  

Solarenergie: Energiequelle mit vielen Vorteilen

Anders als viele andere fossile Energieträger steht uns Solarenergie unbegrenzt als Ressource zur Verfügung. Daneben ist ihre Nutzung via Photovoltaik und Solarthermie emissionsfrei und damit sehr umweltfreundlich. Zudem hat sich Sonnenenergie als leistungsfähige Form der Energieerzeugung erwiesen, sowohl in Bezug auf die Energiewende als auch auf die damit verbundene Abkehr von der Kernenergie. Im Hinblick auf die Kosten punktet Solarenergie ebenfalls, da die Sonne beziehungsweise ihre Strahlung dem Menschen kostenlos zur Verfügung steht.

Tipp: Sonnenenergie am besten selbst verbrauchen

Natürlich kann Sonnenenergie nach der Umwandlung in Strom auch in ein öffentliches Netz eingespeist werden. Einer der großen Vorteile der Nutzung der Solarenergie ist es jedoch, dass sie dort, wo sie entsteht bzw. gesammelt und umgewandelt wird, auch verbraucht werden kann. Die Vorteile für den Verbraucher: Eventuelle Transportkosten, zum Beispiel für die Leitung von Kraftwerken zum Speicher- oder Verbrauchsort, können gespart werden. Der Verbraucher wird zudem unabhängiger von am Markt vorherrschenden Energiepreisen.

Sonneneinstrahlung nicht planbar – aber?!

Nachteilig im Hinblick auf die Nutzung der Sonne für die Erzeugung von Strom oder Wärme ist die Tatsache, dass Sonneneinstrahlung nicht planbar und natürlich von den typischen Schwankungen abhängig ist. Zudem unterliegt die Solarenergiegewinnung einer geringen Dichte in Bezug auf die Energie, die gewonnen werden soll. Das bedeutet, dass für relativ wenig Energie eine große Fläche zur Energiegewinnung, etwa das Aufstellen von Anlagen der Photovoltaik, verwendet werden muss. Umso wichtiger,  wenn Sie sich für eine der Anlagen entscheiden, sind die Installation von Strom- und Wärmespeichern. Darüber hinaus sollten diese richtig geplant werden, um das höchstmögliche Potential ausschöpfen zu können.