Das Strahlungsangebot der Sonne und gute Argumente für ihre Nutzung

Sonnenenergie

Der wichtigste Energielieferant für die Erde ist die Sonne, auf Sonnenenergie beruht alles Leben. Sie ist der Ausgangspunkt für chemische und biologische Abläufe auf unserem Planeten. Sie ist dabei gleichzeitig der umweltfreundlichste aller Energien, vielseitig nutzbar und für alle sozialen Systeme geeignet.

Im Kern der Sonne läuft ein so genannter Fusionsprozess ab, wobei zwei Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern verschmelzen. Die dabei freiwerdende Energie wird in Form elektromagnetischer Strahlung in den Weltraum abge­strahlt. 143 Millionen km von der Erde entfernt strahlt die Sonne lediglich einen Bruchteil ihrer Energie auf die Erde.

Trotzdem bietet sie in einer Viertelstunde mehr Energie an, als die Mensch­heit im gesamten Jahr verbraucht.

Das Alter der Sonne wird von den Astrophysikern auf ca. 5 Milliarden Jahre geschätzt. Mit einer Lebenserwartung von insgesamt 10 Milliarden Jahren steht die Energiequelle Sonne noch weitere 5 Milliarden Jahre zur Verfügung. Damit besitzt die Sonne für menschliche Vorstellungen eine unbegrenzte Lebensdauer. 

Astronomische und meteorologische Grundlagen

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Die Strahlungsleistung der Sonne am Oberrand der Erdatmosphäre ist nahezu konstant. Diese Strahlungsleistung auf die Fläche von einem Quadratmeter bezogen, also die Bestrahlungsstärke bezeichnet man als Solarkonstante. Diese Konstante unterliegt geringen Schwankungen, beeinflusst durch Änderungen der Sonnenaktivität (Sonnenflecken) und Abweichungen in der Entfernung Erde-Sonne. Diese Unregelmäßigkeiten finden sich vor allem im UV-Bereich, betragen weniger als 5% und sind für die Anwendungen in der Solartechnik unerheblich. Die Größe der mittleren Solarkonstante wird mit Ea = 1.367 W/m' angegeben. 


Exkurs: Strahlungsleistung, Bestrahlungsstärke und Wärmemenge

Wenn gesagt wird, dass die Sonne beispielsweise eine Bestrahlungsstärke E von 1.000 W pro m' habe, so ist damit die Fähigkeit gemeint, eine bestimmte Strah­lungsleistung (1.000 W) auf eine Empfangsfläche von 1 m' abstrahlen zu können. Watt ist die Einheit, in der Leistung gemessen werden kann. Bezieht sich die Leistung wie in diesem Fall auf eine Fläche, spricht man von Bestrah­lungsstärke.

ImageScheint die Sonne mit dieser Leistung von 1.000 W eine Stunde lang, so hat sie eine Arbeit von 1 Kilowattstunde (kWh) verrichtet (Arbeit = Leistung' Zeit). Würde diese Energie zu 100% in Wärme umgewandelt werden, wäre damit eine Wärmemenge von 1 kWh produziert.

Allein aufgrund der astronomischen Gegebenheiten ist das Sonnenenergie­angebot auf der Erde sehr unterschiedlich. Dies ist nicht nur abhängig von der geografischen Breite, sondern auch an einem Standort von der Jahres- und Tageszeit. Durch die Neigung der Erdachse bedingt, sind die Tage im Sommer länger als im Winter und die Sonne erreicht höhere Sonnenstände im Sommer als im Winterhalbjahr.