Sonnenenergie

Die Sonne liefert verteilt auf die gesamte Erdoberfläche ein vielfaches der Energie, um theoretisch unseren heutigen oder einen "beliebig hohen" zukünftigen Energiebedarf zu decken. Die schwierige Aufgabe der Sonnenenergie-Nutzung besteht darin, sie einzufangen und nutzbar zu machen.
Solare Energienutzung bedeutet im allgemeinen Gewinnung von Wärmeenergie und Stromerzeugung.

Direkte Nutzung der Sonnenenergie

Zur direkten Nutzung der Sonnenenergie sind in erster Linie Solarzellen zur Produktion von Strom und Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung (Wasseraufheizung) bekannt. Daneben gibt es auch thermische Solarkraftwerke, die über Spiegel die Sonnenwärme einsammeln und über thermische Kraftmaschinen (beipielsweise Dampfmaschinen oder Auftriebskraftwerke) die thermische Energie in elektrische Energie umwandeln.

Indirekte Nutzung der Sonnenenergie

Als indirekte Nutzer der Sonnenenergie werden vielfach Windkraftwerke und Wasserkraftwerke und vielfach auch nachwachsende Rohstoffe bezeichnet.

Solarstrom

Windräder sind bereits bei heutigen Energiepreisen wirtschaftlich konkurrenzfähig.

Wirtschaftlichkeit

Solarzellen zur Stromerzeugung

Die Einspeiseverordnung

Faktisch werden Wasser-, Wind- und Sonnenkraft in Zukunft eine wachsende Bedeutung spielen. Dazu leistet gerade in Deutschland die erfreuliche Gesetzgebung einen entscheidenden Beitrag. Die Abwälzung der Kosten auf die bisherigen Energieerzeuger finde ich aus zweierlei Hinsicht sehr positiv:
Einerseits ist die Staatsverschuldung ein globales Problem mit weit unterschätzten "Nebenwirkungen", wie beispielsweise erhöhte Abhängigkeit von Industrie. Durch die Belastung der Stromanbieter bleibt das Gemeinwesen von weiteren Belastungen verschont.
Andererseits führen die indirekt erhöhten Energiekosten auch bei konventionellen Energien zu verstärkter Sensibilisierung bei allen Verbrauchern und somit zu einer weiteren CO2-Reduktion.

Anders, als im Verkehrssektor, stellt im Strombereich die relativ gut ausgebildete Infrastruktur an Kohlekraftwerken eine noch langewährende stabile Versorgungslage dar, da die Kohle im Gegensatz zu Erdöl und Erdgas in wesentlich größeren Mengen verfügbar ist. Solare Alternativen werden somit auch längerfristig nicht alleine aufgrund der veränderten Versorgungslage begünstigt und können eine solche Unterstützung sehr gut gebrauchen.

Solarthermie

Sonnenkollektoren sehen zwar auf den ersten Blick ähnlich Solarzellen aus, erzeugen jedeoch keinen Strom, sondern einfach warmes Wasser. Sonnenkollektoren gehören zu den wirtschaftlichsten Sonnenenergienutzungen und erwirtschaften pro genutztem Quadratmeter deutlich mehr Energie, als Solarzellen. Im Allgemeinen kommen sie bei der Gebäudeheizung und zur Brauchwasser-Erwärmung unterstützend zur Anwendung.
Allerdings ist der reelle Wert von elektrischer Energie zum jetzigen Zeitpunkt ungefähr um den Faktor 3 höher zu bewerten, als der Wert von Wärmeenergie.

Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung

Es liegt nahe, Solarstrom in Regionen zu produzieren, in denen eine intensivere Sonneneinstrahlung herrscht und längere Sonnenzeiten. Also beispielsweise in der Sahara. Als Problemlösung des Energietransports wurde in der Vergangenheit immer wieder der Wasserstoff als transportabler Energiespeicher erwähnt. Die Effizienz wäre sehr schlecht und Nebenfolgen wären zusätzlich gegeben. Um so hoffnungsvoller erscheinen hingegen Initiativen zur Vernetzung der Sahara mit Europa durch Hochspannungsgleichstromleitungen (Wikipedia). Die Energieverluste sollen etwa 10% betragen. Die wirtschaftlichste Methode zur Erzeugung von Strom sind demnach solarthermische Kraftwerke, in denen durch verspiegelte Parabolrinnen das Licht auf ein dünnes wassergefülltes Rohr konzentriert wird. Das erhitzte Wasser treibt als Dampf Turbinen an. Zur Kühlung des Dampfes kann Meerwasser verwndet werden, welches bei der Gelegenheit zur Trinkwassergewinnung entsalzt wird. Die Technologien sind überwiegend bereits im Einsatz und haben sich bewährt.
Ein Problem scheint die Frage von Elektrosmog um die Hochspannungsleitungen zu sein. Veränderte magnetische Felder sind in einem Bereich von wenigen Kilometern um die Leitung zu messen. Die Leitungen werden nur in einer Richtung verlegt, der rückfließende Strom wird durch das Wasser geleitet. An den elektroden bilden sich relativ geringe Mengen von Clorgas und Wasserstoff, die in die Atmosphäre entweichen. Ohne weitere Überprüfung meinerseits erscheinen mir diese Probleme relativ harmlos im Vergleich zu den Problemen bei der Verwendung von Wasserstoff. Ferner muss einem bewusst sein, dass diese Technologien, die derzeit vom Club of Rom im Rahmen des TREC - Projektes gefördert werden, immer in der Hand von Großkonzernen liegen werden und nicht den Charme der dezentralen Energieversorgung durch unabhängige Stromproduzenten hat. Meines Erachtens wird dieser Nachteil jedoch durch die großen Potentiale ausgeglichen, solaren Strom zu produzieren.

Eignung für mobile Anwendungen?

Ganz allgemein lässt sich Solarenergie in mobilen Anwendungen deutlich schlechter nutzen, als in stationären Anwendungen (Ausnahme: Eisenbahnen mit Entnahme der Energie direkt aus dem Stromnetz). Das liegt daran, daß wärme zur Krafterzeugung in dieser Form kaum Nutzbar ist und daß elektrische Energie sich deutlich schlechter speichern lässt, als flüssige Brennstoffe. Solange es einen merklichen Bedarf an regenerativ erzeugter elektrischer Energie gibt, besteht darin auch kein Problem, denn im Netz kann Strom mit hohem Wirkungsgrad in jede andere Form von Nutzenergie umgewandelt werden. Für die Nutzung von Solarstrom sollte also das bestehende Stromnetz bevorzugt werden, wohingegen ohnehin sich entwicklende flüssige regenerative Energieträger mobilen Anwendungen vorbehalten bleiben sollten. Warum sollten also Autos mit Wasserstoff betrieben werden, welcher ja aus solarem Strom gewonnen werden sollte, solange gleichzeitig der Strombedarf von Haushalten und Industrie durch Kohlekraftwerke bereitgestellt wird? Es wird in Zukunft immer eine Mischung aus elektrischen, gasförmigen, festen und flüssigen Energieträgern geben. Die flüssigen Energieträger werden einen etwas höheren Marktwert erzielen und sollten mobilen Anwendungen vorbehalten bleiben.
Elektroautos bieten gegenüber diesel- oder benzinbetriebenen Autos keinen ökologischen Vorteil, solange Strom aus Kohle gewonnen wird und solange nicht im großen Maßstab "Bio-Fuel" hergestellt wird, der in Konkurrenz zu Nahrungsmitteln steht. Letzteres ändert sich derzeit. Gegenüber pflanzlich hergestellten Treibstoffen von Agrarflächen oder Urwaldflächen oder gegenüber Kohle-Verflüssigung sind elektrisch betriebene Autos ökologisch im Vorteil. Die Batterietechnik entwickelt sich derzeit so rasant, dass Elektroautos unter den so genannten Zero-Emission-Vehicles als die aussichtsreichsten und ökologisch vorteilhaftesten Kandidaten erscheinen.

Die Wirtschaftlichkeit im Überblick

Die folgenden Zahlenwerte wurden von Andreas Horn (www.buergersolarpark.de; www.sonnenkraft-freising.de) als aktuelle (2006) ungefähre Durchschnittswerte genannt: