Реферат на тему:

Solarenergie

Energiepotential der Sonne:

In weniger als einer halben Stunde strahlt die Sonne mehr Energie auf
unseren kleinen blauen Planeten, als die Menschheit in einem ganzen Jahr
verbraucht. 

Der jaehrliche Primaerenergieverbrauch betraegt derzeit immerhin ca. 100
Mio. GWh. 

Tendenz: schnell steigend.

Neben Energiesparen und rationeller Energienutzung, durch deren
Anwendung allein schon bis zu 50% des Energiebedarfs eingespart werden
koennen, stellt die Sonnenenergie somit ein unerschoepfliches Potential
an Energie zur Verfuegung. 

Neben der Solarenergie gibt es noch zwei weitere Energieformen, die nach
menschlichem Ermessen nicht auszuschoepfen sind: Gravitationsenergie und
Geothermie.

Die Solarenergie allein stellt jedoch schon so viele Moeglichkeiten in
der Energie- und Rohstoffversorgung zur Verfuegung, dass die beiden
anderen Varianten der erneuerbaren Energieformen wohl auf absehbare Zeit
nur eine untergeordnete Rolle spielen werden.

Die Einstrahlung an solarer Energie betraegt auf der ganzen Welt 1000
Watt pro qm (Globalstrahlung). Unterschiedlich ist jedoch die
Zusammensetzung des Sonnenspektrums, die Sonnenscheindauer und der
Winkel unter welchem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberflaeche fallen.

Deshalb unterscheidet sich auch die eingestrahlte Energie zwischen 1000
kWh pro qm und Jahr (Mitteleuropa) und z.B. 2200 kWh pro qm und Jahr
(Nordafrika).

Dies bedeutet aber nicht, dass es sich in unseren Regionen nicht lohnen
wuerde die Kraft der Sonne zu nutzen. Auf Deutschland strahlt die Sonne
jedes Jahr das 200fache unseres Primaerenergieverbrauchs.

 >> Diese Karte veranschaulicht die Verteilung  

der jaehrlich eingestrahlten Energiemenge:   

Ueberblick ueber Erneuerbare Energien:

 

> Direkte Sonnenenergie (Solarstrom und Solarwaerme)

> Indirekte Sonnenenergie (Windenergie, Wasserkraft,       Wellen- und
Gezeitenenergie

> Die letzten drei als Wechselspiel von Gravitations- und
   Sonnenenergie-)

> Gespeicherte Sonnenenergie (Biomasse, Pflanzenoele,    Biogas -fest,
fluessig, gasfoermig-)

   aber auch Erdwaerme (Stromerzeugung und Fernwaerme)

 

 

Einige Vorteile solarer Energiebereitstellung:

 

> Unabhaengigkeit von fossilen und atomaren Energietraegern

> Strom- und Waermeerzeugung ohne schaedliche Auswirkungen auf Klima und
Umwelt.

> Dezentrale Strukturen ersparen Energieverluste

> Dezentrale Technik macht unabhaengig von grossen Versorgern und
erleichtern den    Einstieg

> Kurze solare Energiewandlungsketten sind wirtschaftlicher die langen
fossilen und    atomaren

> Grosses Arbeitsplatzpotential

 

Erneuerbare Energien koennen heute nach technischen Gesichtspunkten die
fossilen und atomaren Energien abloesen. Einzig der Wille zum Umstieg
fehlt.

 

Wuerde man, was zwar Unsinn, aber theoretische machbar waere, in der
Sahara eine Flaeche von 700 x 700 km mit einem Wirkungsgrad von nur 10%
nutzen, so koennte man den heutigen Gesamtweltenergiebedarf damit
decken. (siehe Grafik)

 

 

Eine Flaeche von 700 x 700 km wuerde benoetigt,

um den heutigen Weltenergiebedarf zu decken.

Angenommen ist dabei ein Wirkungsgrad der

Solarfarmen von 10%

 

 

 

Thermische Solaranlagen

Warmwasserbereitung — Heizung — Schwimmbadwassererwaermung.

Etwa 50 % des Energiebedarfs der Bundesrepublik Deutschland (aehnliches
gilt fuer Oesterreich und die Schweiz) werden zur Bereitstellung von
sogenannter Niedertemperaturwaerme, also Waerme bis 100°C, gebraucht.
Diese Niedertemperaturwaerme wird hauptsaechlich zur
Brauchwasserbereitung und zum Heizen eingesetzt. In diesen Bereichen hat
die Sonnenenergie gute Chancen, mittels der Kollektortechnik einen immer
groesser werdenden Anteil an der Energieversorgung zu erreichen.

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1. Vom Gartenschlauch zum Vakuum-Hochleistungskollektor

Das Herzstueck einer solchen Anlage zur Gewinnung von Waerme ist der
Sonnenkollektor: Jeder kennt den einfachsten Kollektor, den man sich
vorstellen kann, und hat dessen Leistungsfaehigkeit an heissen
Sommertagen schon oft mit Erstaunen bewundert: In einem einfachen
Gartenschlauch, der auf einer Wiese ausgebreitet ist, erwaermt sich das
darin befindliche Wasser ohne weiteres auf Temperaturen von 50° — 60° C.
Ursache dafuer ist die im Ueberfluss vorhandene Sonnenenergie. Das
Prinzip, das dahinter steckt, ist bei einem Gartenschlauch aehnlich wie
bei einem Hochleistungskollektor.

 

Das Kernstueck eines jeden Sonnenkollektors ist der Absorber, der mit
einer speziellen schwarzen Farbe beschichtet ist und die Aufgabe hat,
die Strahlung der Sonne in Waerme umzuwandeln. Diese Waerme muss durch
einen Waermetraeger, Wasser oder Frostschutzgemisch, abgefuehrt werden.
Als Absorber verwendet man entweder Rohre (z.B. Gartenschlauch) oder
Lamellen aus Metall, zwischen die ein Rohr eingepresst wurde (siehe
Abbildung).

Der Unterschied zwischen einem Gartenschlauch und einem
Hochleistungskollektor besteht vor allem in drei Punkten:

 

1. Der Gartenschlauch ist nach aussen hin nicht isoliert, so dass ein
grosser Teil der absorbierten Sonnenenergie nicht an das Wasser im
Schlauch, sondern an die Luft um den Schlauch abgegeben wird.

 

2. Die einfache schwarze Farbe des Gartenschlauchs wandelt im Gegensatz
zu einer Spezialbeschichtung einen geringeren Anteil der Sonnenstrahlung
in nutzbare Waerme um.

 

3. Der Absorber eines richtigen Sonnenkollektors befindet sich hinter
Glas in einer «Strahlenfalle» (aehnlich wie bei dem Treibhauseffekt).

 

In der Praxis kommen verschiedene Sonnenkollektoren zum Einsatz:

» Kunststoffabsorber ohne Isolation

» Flachkollektoren

» Vakuumflachkollektoren

» Vakuumroehrenkollektoren

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2. Aufbau einer Sonnenkollektoranlage

Das Prinzip einer jeden Sonnenkollektoranlage ist, dass eine
Waermetraegerfluessigkeit durch den Sonnenkollektor fliesst und dabei
die durch Umwandlung der Sonnenstrahlung entstandene Waerme aufnimmt.
Das warme Wasser wird in einem isolierten Behaelter gespeichert und kann
spaeter bei Bedarf genutzt werden.

Die drei wichtigsten Typen von Solaranlagen sind:

» Anlagen mit Druckspeicher

» Anlagen mit drucklosem Speicher

» Schwerkraftanlagen

Waehrend Solaranlagen mit drucklosem Speicher in erster Linie fuer
Selbstbauanlagen in Frage kommen, da dies die Kosten betraechtlich
senkt, werden Schwerkraftanlagen in Mitteleuropa nur relativ selten
gebaut, weil hierfuer die baulichen Voraussetzungen oft nicht gegeben
sind. Sie haben zwar den Vorteil, dass auf eine elektrische Umwaelzpumpe
verzichtet werden kann, da das warme Wasser von alleine in den Behaelter
aufsteigt, doch muss der Speicher oberhalb des Kollektors installiert
werden, was nicht immer problemlos moeglich ist. Wie auf der Skizze zu
sehen ist, hat man als Verbindung von dem Sonnenkollektor zum Speicher
einen geschlossenen Kreis, so dass das Frostschutzgemisch, das durch den
Sonnenkollektor fliesst, mit dem erwaermten Wasser, das spaeter aus dem
Wasserhahn kommt, nicht in Beruehrung kommt.

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3. Einsatzgebiete fuer Sonnenkollektoren

» Schwimmbadwassererwaermung

» Brauchwasserbereitung

» Heizung/Heizungsunterstuetzung

Komponenten zur Schwimmbadwassererwaermung, Brauchwasserbereitung und
Heizung sind heute sehr ausgereift und garantieren einen zuverlaessigen
Betrieb einer wohl durchdachten und gut gebauten Anlage. So ermoeglicht
es eine Solaranlage in einem Freibad, auf die Erwaermung des
Schwimmbadwassers mit Fremdenergie ganz zu verzichten und das Wasser nur
mit der umweltfreundlichen Sonnenenergie zu heizen. Es ist nur schwer
nachvollziehbar, warum immer noch so wenige Freibaeder mit kostenloser
Sonnenenergie beheizt werden, obwohl sich solche Anlagen in wenigen
Jahren amortisieren und von der Technik her unkompliziert sind.

Aehnlich zuverlaessig arbeiten Anlagen zur Brauchwasserbereitung. Im
Sommerhalbjahr liefert eine Solaranlage 90 — 100 % des benoetigten
Warmwassers und ermoeglicht so das Abschalten der Heizung, die — wenn
sie nur zur Warmwasserbereitung laeuft — mit einem sehr schlechten
Wirkungsgrad arbeitet. Im Jahresdurchschnitt deckt eine
Sonnenkollektoranlage 60 — 70 % des Warmwasserbedarfs.

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4. Heizen mit Sonnenenergie

Ein Gebiet, auf dem die Bundesrepublik Deutschland ein totales
Entwicklungsland ist. Wie die umweltfreundliche Sonnenenergie zum Heizen
von ganzen Siedlungen eingesetzt werden kann, sieht man im
«sonnenverwoehnten» Schweden. Dort, sowie in anderen nordischen
Laendern, hat man auf diesem Gebiet Pionierarbeit geleistet und gezeigt,
dass es moeglich ist, die Waermeenergie fuer Heizung und Brauchwasser
schon heute zu 65 — 70 % mit Sonnenenergie zu gewinnen.

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Die Planung und der Bau von Solaranlagen kann, wie viele Beispiele
belegen, problemlos durch handwerklich begabte Menschen erfolgen. Es
empfiehlt sich aber, nicht nur die entsprechende Literatur zu lesen,
sondern auch, sich eine bereits gebaute Anlage anzusehen und mit dem
Besitzer ueber dessen Erfahrungen zu sprechen. Die Sonnenkollektoren
sollten mit einem Neigungswinkel von ca. 45 Grad in Richtung Sueden
aufgebaut werden. Steht kein Hausdach mit dieser Suedausrichtung zur
Verfuegung, so kann dieser Nachteil entweder durch eine etwas
vergroesserte Kollektorflaeche oder durch Installation der Kollektoren
im Garten (siehe Foto) ausgeglichen werden. Was die Groesse der
benoetigten Kollektorflaeche betrifft, so geht man bei einem
durchschnittlichen Tagesverbrauch von ca. 50 Liter/Person davon aus,
dass 1,6 — 1,8 m2/Person genuegen. (Bei Abweichung von der
Suedausrichtung entsprechend mehr). Das Speichervolumen sollte im Falle
eines Druckspeichers bei ca. 100 Liter/Person liegen.

  

6. Kosten und Wirtschaftlichkeit

Obgleich eine Solaranlage nicht nur durch einfache Kostenvergleiche mit
konventionellen Systemen beurteilt werden darf, die Kosten von
Umweltschaeden durch die Verwendung von Oel, Gas, Kohle und Uran sind
schliesslich im Energiepreis nicht enthalten, spielen die Kosten fuer
den Einzelnen natuerlich eine grosse Rolle.

Eine ausgereifte Solaranlage zur Warmwasserbereitung fuer einen
4-Personen-Haushalt kostet heute zwischen 3000 und 4000 Euro (ohne
Montagekosten). Diese Kosten koennen durch staatliche Foerderprogramme
stark gesenkt werden, so dass eine Sonnenkollektoranlage durchaus sehr
kostenguenstig errichtet werden kann. Die Hoehe der Foerderung ist
regional sehr unterschiedlich.

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