Zwei Schülerinnen der Ökoschule AHS-Rahlgasse haben sich im Rahmen des Umweltwochenendes in Güssing mit der Solarenergienutzung beschäftigt.
Unsere Sonne erzeugt Energie durch Kernfusion. Diese gelangt als elektromagnetische Strahlung zur Erde. Das ist für uns wichtig, weil sie Wärme spendet und Prozesse wie Photosynthese, Photothermik und Photovoltaik ermöglicht.
Solarschule in Güssing
Am 7. Mai 2011 besuchten wir, die SchülerInnen der AHS/BRG Rahlgasse, die Solarschule in Güssing. Auf den Dächern dieser Schule wurde eine Photovoltaikanlage (10 kW/100 m²) zur solaren Stromgewinnung und eine Thermische Solaranlage (40 m²/3.000 Liter Warmwasser- Speicher) errichtet.
Diese Anlagen kommen im Sommer und im Winter für den gesamten Warmwasser- und Strombedarf auf. Dadurch wird Geld und Energie gespart, zudem ist es auch noch umweltfreundlich. Weiters sind auch noch die Dächer aus Müll recycelt. Sie sind wetterresistent, haben eine längere Lebensdauer, sind gleich teuer wie herkömmliche Ziegel und wiegen um 2/3 weniger. Das alles ist unserer Meinung nach eine langfristige und gute Lösung für das Problem, dass fossile Brennstoffe bald zuneige gehen werden.
Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie
Man kann die Sonnenenergie auf unterschiedlichen Wegen nutzen:
1. Sonnenkollektoren (Solarthermie bzw. Photothermik)
2. Sonnenwärmekraftwerke
3. Solarzellen (Photovoltaik)
1. Sonnenkollektoren (Solarthermie bzw. Photothermik):
Solarkollektoren absorbieren Sonnenenergie und erwärmen Wasser (Übertragungsmedium). Es wird fast das gesamte Strahlungsspektrum ausgenutzt. Daher haben diese thermischen Solarkollektoren einen sehr hohen Wirkungsgrad (zwischen 60 und 75%).
Ein Solarabsorber wandelt die Lichtenergie der Sonne in Wärme um. Diese Wärme wird, mittels Wärmeübertragung an einen Wärmeträger (Wasser) abgegeben.
2. Sonnenwärmekraftwerke:
Sonnewärmekraftwerke benutzen die Wärme der Sonne als primäre Energiequelle. Sie rentieren sich nur in sonnenreichen Regionen. Es gibt Kraftwerke, die die Sonne mit Hilfe von Reflektoren bündeln und welche, die das nicht tun. Es wird Wasserdampf erzeugt, welcher Turbinen antreibt und Strom erzeugt.
3. Solarzellen (Photovoltaik):
Photovoltaik wandelt Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom um. Solarzellen haben einen Wirkungsgrad der mindestens um 20% niedriger ist als der der Sonnenkollektoren -er ist fast nie höher als 40%.
Bei Photovoltaik wird Gleichstrom erzeugt. Im Haushalt benötigen wir aber Wechselstrom. Bei der Umwandlung entstehen meist 3-7% Verluste.
Speicherung der Sonnenenergie
Da die Energiegewinnung auf Grund von Tages- und Jahreszeitenwechsel stark variiert, ist es wichtig sie zu speichern.
Sie kann mit Wasser oder Dampfturbinen gespeichert werden. Wasser fungiert als Wärmespeicher und Dampfturbinen erzeugen Strom.
Die Sonne als Energiequelle
Die Sonne ist der größte Energielieferant für die Erde –sie liefert pro Jahr etwa eine Energiemenge von 3,9 x 1024J. Wenn man all diese Energie auffangen könnte, wäre es möglich 7000 mal die ganze Welt zu versorgen.
Die Straghlungsleistung
Die Strahlungsleistung hängt von verschiedenen Faktoren ab: vom Einfallswinkel, von der Himmelsrichtung, nach welcher sie ausgerichtet ist, vom Wetter und von der Jahres- bzw. Tageszeit. Im flachen Winkel treffen weniger Photonen auf als im senkrechten Einfall. Wie hoch die Strahlungsleistung ist kann man mit folgender Formel ausrechnen:
J = J0 · sin(ß)
J0 … Strahlungsleistung bei senkrechtem Einfallswinkel
ß … Einfallswinkel gegenüber dem Horizont
Bei Dächern beträgt der optimale Winkel 33° und die Solarzellen sollten nach Möglichkeit angebracht werden (siehe Solarschule).
Vor- und Nachteile
+ Die Sonnenenergie ist unbegrenzt verfügbar. Anders als fossile Energieträger oder spaltbare Isotope.
+ Die Forschung sichert Arbeitsplätze und fördert die Wirtschaft.
+ Die Solarenergie ist klimaschonend. Es entstehen weder Treibhausgase noch Feinstaub. Dadurch wird die Umwelt nicht verschmutzt und der CO2 Ausstoß gesenkt.
+ Die Verwendung von Sonnenenergie ist langfristig gesehen eine Kosteneinsparung.
– Da die Strahlungsleistung stark variiert, ist keine konstante Energieversorgung möglich. Bei ihr kann keine Rücksicht auf Verbrauchsschwankungen genommen werden, da sie von der Sonne abhängig ist.
– Die Sonne ist genau zu der Zeit, in der wir besonders viel Energie zum Heizen benötigen (Winter) leistunsschwächer.
– Bei der Herstellung von Solaranlagen werden Emissionen freigesetzt und es wird Energie benötigt. Diese Energie wird nach 1,5 – 3,5 Jahren Betrieb wieder gewonnen. Die Gesamtbilanz rentiert sich, da eine Solaranlage 20-40 Jahre Lebensdauer besitzt.
– Windenergie ist billiger. Sie kostet 6-8 Cent pro kWh während Photovoltaik bei 22-29 Cent pro kWh liegt.
