Sonneneinstrahlung

Die Sonne als Energielieferant

Das ist voll im Trend, die Betonung der erneuerbaren Energien. Und da scheint sie am Himmel, unsere Sonne. Sie liefert eine beträchtliche energetische Einstrahlung bis auf die Erdoberfläche, die selbst in Deutschland, also recht weit im Norden der Erdkugel, Jahreswerte zwischen etwa 1000 und 1400 kWh/m2 erreichen kann. Im Süden von Deutschland mehr, im Norden weniger.

Die Sonne funktioniert wie ein riesiger Kernfusionsreaktor, der uns die für das Leben benötigte Energie zumeist als Wärme und Licht liefert. Die eingestrahlte Energie der Sonne ist dabei um mehr als 10.000-fach höher als der gesamte Primär-Energiebedarf der Menschheit.

In Deutschland beträgt inzwischen der Anteil der erneuerbaren Energien an der Stromerzeugung inzwischen etwa die Hälfte. Das Problem dabei: Die Sonne scheint nicht immer, in der Nacht sowieso nicht. Der Wind bläst nicht konstant. Es resultiert also ein riesiger Bedarf an Energiespeichern, um diese Variabilität auszugleichen. Ein Beispiel ist der Bau des Unterseekabels NordLink nach Norwegen. Norwegen kann beim Anfall überschüssige deutsche Windenergie abnehmen, umgekehrt auch große Energiemengen aus seinen Wasserspeichern liefern.

Selbst in Remscheid („schlechtes Wetter“, „hier regnet es doch immer“) kommt man auf eine Einstrahlung von mehr als 1000 kWh/m2/Jahr. Aus der Grafik ist leicht abzulesen, dass die Haupteinstrahlung zwischen März und September erfolgt. Aber selbst in der „dunklen“ Jahreszeit gibt es eine messbare Einstrahlung, die durchaus relevant sein kann.

Zahlen für Flachdach nach Link, auf Sonne klicken

Dabei ist zu beachten, wie diese Einstrahlung erfolgt. Üblicherweise sind die Einstrahlungsflächen ja fest montiert, meist auf Gebäuden. Nur wenige sind dabei variabel im Hinblick auf Schräge und Azimut, also der Sonne nachgeführt. Zusätzlich spielen Verschattungen eine Rolle, ebenso auch große benachbarte Gebäude oder Bäume, die auch die diffuse Einstrahlung mindern könnten. Diese macht erstaunlicherweise fast die Hälfte der Gesamteinstrahlung aus. Lokale klimatische Besonderheiten können Bedeutung erlangen.

Welche Möglichkeiten gibt es, die Sonnenenergie für Wohnzwecke zu verwenden? Das Spektrum der Maßnahmen reicht von der architektonischen Gebäudegestaltung („Sonnenhaus“) bis hin zu unterschiedlichen technischen Verfahren. Hier meine Favoriten im eigenen Umfeld:

  • Photovoltaik – Theoretischer Wirkungsgrad bis über 20 %, kleine Batteriespeicher (z. B. für einen Tagesbedarf) sind realisierbar.
  • Photothermie – Möglicher Wirkungsgrad bis 80 % denkbar, wird schon lange für die Warmwasserbereitung eingesetzt. Aber auch große sonstige Speicher sind realisierbar, sogar als thermische Batterie für Ganzjahresbetrieb einer Heizung.
  • Wärmepumpen – Interessant wegen der Vermehrung der eingesetzten Energie, zumeist als Strom, bis über das 5-fache hinaus!

Die Nutzung der Sonnenenergie führt bereits jetzt zu erstaunlich guten Ergebnissen. Allein hierdurch ist ein weiterer Rückgang des Verbrauches an fossilen und nuklearen Energieträgern zu erwarten. Insbesondere dann, wenn die Großspeicher-Technologien weiter entwickelt werden. Wasserstoff-Technologie wäre ein solcher Ansatz. Ich frage mich allerdings, ob das nur ein temporärer Hype ist. Wasserstoff ist nämlich als Energieträger nicht besonders handlich, finde ich. Die Technologie ist verlustbehaftet und bietet Gefahren.


Wir erleben bereits jetzt eine zunehmende Konkurrenzsituation der Energieanbieter. Möglicherweise ist die gegenwärtige Russlandkrise bereits eine Folge davon. Den Wüsten und den küstennahen Meeren dieser Welt kommt vermutlich bald eine große Bedeutung für die weltweite Energiebereitstellung zu. Die wird bestimmt einen weiteren Verteilungskampf hervorrufen. Statt um Öl oder Gas wird es dann um Sonnenenergie, Speichersysteme und Stromnetze gehen.

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