Energie-Frage der Woche: Wie viel Energie schickt uns die Sonne jeden Tag?

Unsere Sonne ist ein gigantischer Fusionsreaktor, mit einer Lebensdauer von etwa zehn Milliarden Jahren. Gerade einmal die Hälfte dieser für Menschen unvorstellbaren Zeit ist verstrichen. So wird unser im astronomischen Vergleich eigentlich sehr gewöhnliche Stern immer noch viel Energie zur Erde strahlen, wenn Uran, Kohle, Gas oder Erdöl längst aufgebraucht sein werden. Wie viel der Energie der Sonne kommt bei uns auf der Erde an?

Von der bis zu 15 Milliarden Grad heißen Sonne gelangt nur ein winziger Bruchteil der Strahlungsenergie bis zur Erde. Doch im Vergleich zum Weltenergiebedarf ist die Menge dieser so genannten Globalstrahlung immer noch gigantisch. Über das ganze Jahr gemittelt treffen die Strahlen mit einer Intensität von 1340 Watt auf jeden einzelnen, irdischen Quadratmeter. Das ist genug, um ununterbrochen einen Föhn zu betreiben. Geschwächt durch Lufthülle und Wolken kann dieser Wert bei diffusem Licht auch tagsüber auf bis zu 50 Watt abfallen. Dennoch summiert sich selbst in Deutschland die Energiemenge pro Jahr und Quadratmeter auf 900 bis 1200 Kilowattstunden, in der meist wolkenfreien Sahara wegen der überwiegend direkten Sonnenstrahlung sogar auf 2200 bis 2800. Je nach Technologie lassen sich fünf bis zehn Prozent dieser Energiemenge in nutzbaren elektrischen Strom umwandeln, das heißt etwa 20 - 40 Quadratmeter Wüste könnten einen typischen Haushalt das ganze Jahr über versorgen.

DESERTEC: Fläche in der Sahara für die Energieversorgung der Welt, der EU und Deutschland. Bild: DLR."Die größte, kompakteste und zuverlässigste Energiequelle"

Was liegt näher als diese aus menschlicher Sicht schier unendliche Energiequelle anzuzapfen? Doch in der Vergangenheit konzentrierten sich die Energieforscher zunächst auf fossile Brennstoffe oder auf andere Erneuerbare Energien. "Im Studium in den 1980er Jahren habe ich gelernt, dass die Sonne die am wenigsten konzentrierte Energieform ist", erinnert sich Franz Trieb, Energieforscher beim DLR. "Heute wissen wir: Sonnenenergie ist die größte, kompakteste und zuverlässigste Energiequelle auf diesem Planeten und lässt sich zunehmend immer wirtschaftlicher nutzen." So wandeln Solarzellen das Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um oder Spiegel konzentrieren die Strahlen in solarthermischen Kraftwerken, um Dampf bei hohen Temperaturen zu erzeugen. Über eine Dampfturbine mit Generator lässt sich aus dieser Hitze Strom erzeugen. Dank thermischer Energiespeicher kann der Strom sogar immer genau dann geliefert werden, wenn er gebraucht wird. Allein dieser zweite Prozess verläuft mittlerweile so effizient, dass solarthermische Kraftwerke auf einer Wüstenfläche von 300 mal 300 Kilometern theoretisch ausreichten, um den Strombedarf der gesamten Menschheit zu decken. Praktisch könnte die Strahlung der Sonne zumindest einen Teil des großräumig regionalen Energiebedarfs decken.

Parabolrinne auf der Plataforma de Almería (PSA) in Spanien

DLR-Forscher arbeiten an vielseitigen Anwendungen und Technologien, um die Strahlung der Sonne in nutzbare Energie zu wandeln. Die Palette reicht von Solarthermie-Kraftwerken mit Parabolspiegeln oder Solartürmen über geeignete Wärmespeicher bis hin zu Sonnenöfen, in denen hohe Temperaturen für chemische Prozesse erreicht werden. Und nicht zuletzt stammen die Konzepte für das ambitionierte Wüstenstromprojekt DESERTEC, mit dem schon in den kommenden Jahrzehnten in der Sahara günstig Solarstrom für Nordafrika und Europa erzeugt werden soll, zu einem wesentlichen Teil aus der DLR-Denkschmiede.

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen per E-Mail. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog.

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Über den Autor

Der Energiejournalist Jan Oliver Löfken schreibt unter anderem für Technologie Review, Wissenschaft aktuell, Tagesspiegel, Berliner Zeitung und das P.M. Magazin. Derzeit diskutiert er im DLR-Energieblog aktuelle Themen rund um die Energiewende. zur Autorenseite

Kommentare

5 Kommentare | RSS-Feed Kommentare
Regenerative Energien
13. Januar 2010 um 17:17 Uhr

Das ist ja mal eine interessante Information zum Thema Energie
das kann ich gut gebrauchen. Danke für den guten Bericht.
http://www.erneuerbare-energie.biz/

Philipp
14. Januar 2010 um 09:23 Uhr

Zitat: "Je nach Technologie lassen sich fünf bis zehn Prozent dieser Energiemenge in nutzbaren elektrischen Strom umwandeln"
Frage: Wieso nur 5-10%? Ich dachte Solarthermische kraftwerke können bereits etwa 15% der solaren Energie in Strom wandeln, oder?

Dorothee Bürkle DLR Kommunikation
19. Januar 2010 um 10:29 Uhr

Franz Trieb vom DLR-Institut für Thechnische Thermodynamik schreibt zur Frage von "Philipp":

Ein Jahreswirkungsgrad von 15% bezieht sich auf die Kollektorfläche.

Da Prabolrinnen nur etwa ein Drittel der Bodenfläche abdecken, macht das 5%, bezogen auf die gesamte auf die Bodenfläche eingestrahlte Energie.

Fresnelspiegel decken fast die gesamte Fläche ab, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad, so dass sie auf etwa 10% Wirkungsgrad bezogen auf die Bodenfläche kommen.

Ingo Schillak
15. Februar 2010 um 16:55 Uhr

Weswegen eigentlich nicht C-PV - Systeme (inkl. Sterlingeinsatz für die Temperaturabnahme an der PV-Rückseite und Restwärmeabfuhr in einen thermischen Speicher, aus dem die Sterlingaggregate dann gut mittels der niedrigen Nachttemperaturen weiter betrieben werden können) anstelle von reinen solarthermischen Anlagen einsetzen?

Energie und Umwelt
20. März 2010 um 16:29 Uhr

Regenerative Energien sind die Zukunft . Die Sonne spielt dabei eine Riesige Rolle . Sie liefert <a href="http://www.energie-und-umwelt.at>Energie</a> zum Nullpreis und sorgt nicht nur fürs Leben auf unserem Planeten , sondern kann auch als Basis dienen für Kernfusions-Kraftwerke . Unter dem Motto "Holts die Sonne auf die Erde"