Die Sonne tut mehr für unseren Planeten, als nur tagsüber Licht zu spenden - jedes Sonnenlichtteilchen (Photon genannt), das die Erde erreicht, enthält Energie, die unseren Planeten mit Energie versorgt. Solarenergie ist die ultimative Quelle, die für alle unsere Wettersysteme und Energieressourcen auf der Erde verantwortlich ist, und genug Sonnenstrahlung trifft jede Stunde auf die Oberfläche des Planeten, um theoretisch unseren globalen Energiebedarf für fast ein ganzes Jahr zu decken.
Woher kommt all diese Energie? Unsere Sonne ist wie jeder Stern in der Galaxie wie ein riesiger Kernreaktor. Tief im Kern der Sonne erzeugen Kernfusionsreaktionen enorme Energiemengen, die von der Sonnenoberfläche in Form von Licht und Wärme in den Weltraum abgestrahlt werden.
Solarenergie kann mithilfe von Photovoltaik- oder Solarthermiekollektoren genutzt und in nutzbare Energie umgewandelt werden. Obwohl Solarenergie nur einen kleinen Teil des gesamten globalen Energieverbrauchs ausmacht, bedeuten die sinkenden Kosten für die Installation von Solarmodulen, dass immer mehr Menschen an immer mehr Orten Solarenergie nutzen können. Solarenergie ist eine saubere, erneuerbare Energiequelle und spielt eine wichtige Rolle in der globalen Energiezukunft.
Nutzung von Sonnenenergie für nutzbaren Strom
Es gibt viele Möglichkeiten, Sonnenenergie zu nutzen. Die beiden wichtigsten Möglichkeiten, Energie aus der Sonne zu nutzen, sind die Photovoltaik und die solarthermische Erfassung. Photovoltaik ist viel häufiger in kleinen Energieprojekten (z. B. Installationen von Sonnenkollektoren in Wohngebieten) und solarthermische Erfassung wird normalerweise nur für die groß angelegte Stromerzeugung in Solaranlagen von Versorgungsunternehmen verwendet. Neben der Stromerzeugung können geringere Temperaturschwankungen aus solarthermischen Projekten zum Heizen und Kühlen genutzt werden.
Solarenergie ist eine der am schnellsten wachsenden und billigsten Energiequellen der Welt und wird sich in den kommenden Jahren weiter rasant ausbreiten. Da sich die Solarpanel-Technologie jedes Jahr verbessert, verbessern sich die wirtschaftlichen Vorteile der Solarenergie und kommen zu den ökologischen Vorteilen der Wahl einer sauberen, erneuerbaren Energiequelle hinzu.
Photovoltaische Solarenergie
Eine gängige Methode für Immobilienbesitzer, die Vorteile der Sonnenenergie zu nutzen, ist eine Photovoltaik (PV)-Solaranlage. Bei einer Solar-PV-Anlage wandeln Sonnenkollektoren Sonnenlicht direkt in Strom um, der sofort verwendet, in einer Solarbatterie gespeichert oder zur Gutschrift auf Ihrer Stromrechnung an das Stromnetz gesendet werden kann.
Solarmodule wandeln Sonnenenergie durch einen Prozess, der als photovoltaischer Effekt bekannt ist, in nutzbare Elektrizität um. Einfallendes Sonnenlicht trifft auf ein Halbleitermaterial (normalerweise Silizium) und schlägt Elektronen los, setzt sie in Bewegung und erzeugt einen elektrischen Strom, der mit Kabeln eingefangen werden kann. Dieser Strom wird als Gleichstrom (DC) bezeichnet und muss mit einem Solarwechselrichter in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden. Diese Umstellung ist notwendig, da das US-amerikanische Stromnetz wie die meisten elektrischen Haushaltsgeräte mit Wechselstrom betrieben wird.
Solarenergie kann mithilfe von Photovoltaik in vielen Größenordnungen gewonnen werden, und die Installation von Sonnenkollektoren ist eine intelligente Möglichkeit, Geld bei Ihrer Stromrechnung zu sparen und gleichzeitig Ihre Abhängigkeit von nicht erneuerbaren fossilen Brennstoffen zu verringern. Große Unternehmen und Versorgungsunternehmen können auch die Vorteile der photovoltaischen Solarstromerzeugung nutzen, indem sie große Solarmodule installieren, die den Geschäftsbetrieb mit Strom versorgen oder Energie in das Netz einspeisen können.
Solarthermie
Eine zweite Möglichkeit, Sonnenenergie zu nutzen, besteht darin, die Wärme der Sonnenstrahlung direkt einzufangen und diese Wärme auf unterschiedliche Weise zu nutzen. Solarthermie hat ein breiteres Anwendungsspektrum als ein Photovoltaiksystem, aber die Nutzung von Solarthermie zur Stromerzeugung in kleinem Maßstab ist nicht so praktisch wie die Nutzung von Solarphotovoltaik.
Es werden drei allgemeine Arten von Solarthermie verwendet: Niedertemperatur, die zum Heizen und Kühlen verwendet wird; mittlere Temperatur, zum Erhitzen von Wasser verwendet; und Hochtemperatur, die zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden.
Bei Niedertemperatur-Solaranlagen wird Luft zum Heizen und Kühlen zur Klimatisierung genutzt. Ein Beispiel für diese Art der Solarenergienutzung ist dieDesign passiver Solarenergie. In Häusern, die für die passive Nutzung von Sonnenenergie gebaut wurden, werden die Sonnenstrahlen in einen Wohnraum gelassen, um einen Bereich zu erwärmen, und blockiert, wenn der Bereich gekühlt werden muss.
Solarthermische Mitteltemperatursysteme umfassen solare Warmwasserbereitungssysteme. Bei einer Solarthermieanlage wird die Sonnenwärme von Kollektoren auf Ihrem Dach gesammelt. Diese Wärme wird dann auf das Wasser übertragen, das durch die Rohre Ihres Hauses fließt, sodass Sie sich nicht auf traditionelle Wassererwärmungsmethoden wie Öl- oder Gasboiler verlassen müssen.
Thermische Hochtemperatur-Solaranlagen werden in größerem Maßstab zur Stromerzeugung eingesetzt. In einem solarthermischen Kraftwerk lenken Spiegel die Sonnenstrahlen auf Röhren, die eine Flüssigkeit enthalten, die Wärmeenergie gut speichern kann. Diese erhitzte Flüssigkeit kann dann verwendet werden, um Wasser in Dampf umzuwandeln, der dann eine Turbine antreiben und Strom erzeugen kann. Diese Art von Technologie wird oft als konzentrierte Solarenergie bezeichnet.