The Power of the Sun
Hey
Inspiriert zu diesem Artikel wurde ich durch @andyjaypowell's Artikel We need Nature mit seinen tollen Bilder.
Heute geht es mal über ein heißes Thema:
Solarenergie
Auf einen Quadratmeter Erdoberfläche treffen in 24 Stunden durchschnittlich ungefähr 165 Watt Strahlungsenergie von der Sonne. (Schwankungen durch Höhenlage, Witterung und Breitengrade; Wert gemittelt zwischen 1991-1993)
Von Mlino76 CC BY 2.5
Die schwarz gekenntzeichneten Flächen würden, wenn man dort Photovoltaik-Module installiert, bei einem Wirkungsgrad von 8% ausreichend um den Energiebedarf der Welt(2010) zu decken. (Durschnittliche benötigte Gesamtleistung 2010= 16,0 TW)
Aber wie fängt man die Sonne ein...
1. Sonnenwärmekraftwerke
Das Grundprinzip ist hier bei allen Kraftwerkstypen gleich. Sonnenstrahlen werden mit Hilfe von Spiegeln umgelenkt/gebündelt und zur Erzeugung von Hitze genutzt. Durch diese Hitze wird Wasser verdampft und dadurch wie in einem konventionellen Kraftwerk einen Turbine/Generator angetrieben. Solarkraftwerke, die die Direktstrahlung der Sonne mit Reflektoren (Spiegeln) auf einen Absorber umlenken, werden im Englischen auch CSP systems (von Concentrated Solar Power) genannt. Um auch nachts weiter Elektrizität produzieren zu können verfügen einige Anlagen über Wärmespeicher(Flüssigsalzgemisch).
Rechts das Schema handelt von einem songenannten Solarturmkraftwerk. Hierbei werden hunderte sogar tausende von Spiegeln (Heliostate) automatisch positioniert. Die Sonnenstrahlen werden so auf einem Absorber gebündelt, ein Trägermedium erhitzt (ca. 1000°C) und dieses zur Dampferzeugung genutzt.
Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah, Kalifornien, USA (126 MW)
Ein weitere Variante sind die Parabolrinnenkraftwerke.
Die Parabolrinnen bestehen aus gewölbten Spiegel welche die Sonnenstrahlen auf ein in der Mitte liegendes Absorberrohr lenken. Durch das Absorberrohr wird ein Trägermedium gepumt das die Hitze aufnimmt ( ca. 400°C) und zur Dampferzeugung genutzt wird.
Momentan arbeiten Forscher am MIT an einer verbesserten Version des Absorberrohrs. Es besteh aus drei verschachtelten Röhren in denen Wärme und eine Potenzialdifferenz durch den Seebeck-Effekt entsteht, welche man direkt als elektrische Energie nutzen kann. Dadurch würde die Effizienz von Parabolrinnenkraftwerken maßgeblich verbessert.
Parabolrinnenkraftwerk Andasol 1 und Andasol 2, Spanien (je 50MW)
Eine Weiterentwicklung der Parabolrinnenkraftwerke sind die sogenannten
Fresnel-Kollektoranlagen.
Puerto Errado 2, Spanien (30 MW)
Von Novatec Solar - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0
Hier sind mehrer ungewölbte Spiegelstreifen am Boden montiert und einachsig bewegbar. Die Sonnenstrahlen werden auf ein darüber angeordnetes Absorberrohr umgelenkt.
Diesen Sytem ist momentan in der praktischen Erprobungsphase und man verspricht sich reduziert Kosten durch entfallen der gewölbten Spiegel.
2. Photovoltaikanlage (PV-Anlage)
Ein Teil der Sonnestrahlung wird mit Solarzellen direkt in elektrische Energie umgewandelt. Es gibt sie als Kleinanlagen auf einem Hausdach bis hin zur Groß-Anlage mit 850 MWp. (Longyangxia-Solarpark)
MWp (Mega Watt peak) ist keine genormte elektrische Einheit, sie dient dazu die verschieden PV-Module miteinander zu vergleichen, MWp beschreibt die von PV-Modulen unter Standart-Testbedingungen abgegebene Leistung.
Standart-Testbedingungen:
- Zellentemperatur: 25°C
- Bestrahlungsstärke: 1000W/m²
- Sonnenlichtspektrum gemäß AM = 1,5
Bei PV-Anlangen in Deutschland wird ein Wirkungsgrad von 7,5-13% erreicht, was einem Energieertrag von etwa 650 bis 1150 kWh pro kWpeak installierter Leistung entspricht.
Solarpark Neuhardenberg, Deutschland (145MWp)
3. Sonnenkollektor/Solare Fernwärme
Ein Solarkollektor wandelt Sonnenernergie in Wärmeenergie um, welche dann durch einen Wärmetauscher nutzbargemacht wird. Die Wärme wird meisten zu Heizungsunterstützung genutzt. Solarkollektoren erzielen einen relative hohen Wirkungsgrad von 60-75%.
Für die Versorgung von größeren Wohn- und Industriegebiet schließt man die einzelnen Kollektoren zu Netzen zusammen.
Die dänischen Kommune Silkeborg verfügt bei einer Kollektorfläche von ca. 157.000 m² über eine thermischen Leistung von 110 MW.
Wärmeverbund Marstal, Dänemark (thermische Nennleistung von 23,4 MW)
4. Erwähnenswert
Thermikkraftwerke
Aufgrund des sehr niedrigen Wirkungsgrad, bestenfalls 1%, nicht wirtschaftlich.Solarteichkraftwerke
Solarschmelzofen
Mit sonnigen Grüßen
M3thyl
Quellen:
Das war ja richtig informativ! Danke dafür 🙏🏼
Coole Übersicht, danke. Das kalifornische Sonnenwärmekraftwerk schaut ja arg aus! :P
Danke.
Der ganze Komplex von Ivanpah besteht aus 3 solcher Türme, welche zusammen 392MW leisten.
Grüße
Hier mein kleines Danke @m3thyl! Vielen Dank für Deinen informativen Artikel (: ich bin ein großer Fan von Nachhaltigkeit und solche Solarfarmen machen durch aus Sinn, wenn man bedenkt, dass die Ressourcen der Erde begrenzt sind.
Das sehe ich auch so, wir haben nur diesen einem Planeten.
Grüße