Big Bang 7, Schulbuch

48 RG 7.1 G 7.2 Strahlungshaushalt der Erde Solarkonstante, Ausgangswert 1367W/m 2 Erdatmosphäre verringert den Wert durch Streuung und Absorption (–27%) 1000W/m 2 Wolken verringern den Wert (–50%) 500W/m 2 Sonne scheint im Schnitt nur 12 Stunden (–50%) 250W/m 2 Sonne strahlt nicht senkrecht ein (–50%) 125W/m 2 Wirkungsgrad einer Solarzelle (–80%) 25W/m 2 Tab. 32.3: Abschätzung, wie sich die Strahlungsleistung der Sonne auf der Erde verringert und was im Schnitt in unseren Breiten am Boden übrig bleibt. Abb. 32.20: Die Karte zeigt die lokale Sonneneinstrahlung auf die Erd- oberfläche (Mittel 1991–93). Zur Deckung des derzeitigen Welt- energiebedarfs durch Solarstrom wären die dunkel gekennzeich- neten Kreisflächen ausreichend, die einen Durchmesser von 240 km besitzen müssen (siehe Abb. 32.27, S. 50). Wie viel Strahlungsleistung letztlich am Boden ankommt, ist von verschiedenen Faktoren abhängig (Tab. 32.3). In Österreich ist es im Schnitt rund 1/10 der Solarkonstante. Aber das ist immer noch jede Menge, nämlich über den Daumen 125W/m 2 . Je näher man dem Äquator kommt, desto steiler strahlt die Sonne ein und desto größer wird die Nettoausbeute (Abb. 32.20). Solaranlagen Das ist der allgemeine Ausdruck für Anlagen, die Sonnenenergie in andere Energieformen umwandeln. thermische Solaranlagen Sie wandeln Sonnenenergie in Wärme um. Sie werden oft kurz ebenfalls Solaranlagen genannt, was zu Verwechslungen führen kann. Sonnenkollektoren Dies sind die Kernstücke von thermischen Solaranlagen. Sie wandeln Sonnenstrahlung in Wärme um. thermische Solarkraftwerke Sie wandeln Sonnenenergie zuerst in Wärme um und diese dann in Strom. Photovoltaik- Anlagen Sie wandeln Sonnenenergie direkt in Strom um. Solarzellen Das sind Halbleiterelemente, die das Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandeln. Sie sind Bestandteil von Photovoltaik-Anlagen. Tab. 32.4: Gebräuchliche Ausdrücke im Zusammenhang mit Sonnenenergie Einrichtungen, die Sonnenenergie in eine andere Energie- form umwandeln, nennt man generell Solaranlagen (Tab. 32.4). Je nachdem, ob Wärme oder Strom erzeugt wird, verwendet man spezielle Bezeichnungen. Thermische Solar- anlagen etwa wandeln die Sonnenenergie in Wärme um. Oft lässt man aber den Zusatz thermisch weg und nennt sie sa- lopp Solaranlagen, was zu Verwechslungen führen kann. Info: Sonnenkollektoren Thermische Solaranlagen werden zur Warmwasserberei- tung genutzt, also für Bad und Zentralheizung. Was die Son- ne nicht schafft, etwa wegen Schlechtwetters, übernimmt ein konventioneller Heizkessel (siehe Abb. 32.21). Diese Form der umweltschonenden Energiebereitstellung ist in Öster- reich Gott sei Dank inzwischen sehr verbreitet. Im Jahr 2018 Sonnenkollektoren Das Kernstück einer thermischen Solaranlage ist der Sonnenkollektor (Abb. 32.21). Dieser besteht im Wesentli- chen aus einem schwarzen Absorber mit einer integrierten Rohrschlange. Scheint die Sonne, werden der Absorber und somit auch das durchfließende Wasser heiß (Abb. 32.21 a). Es ist genau derselbe Effekt, wie wenn du einen dunklen Gartenschlauch in der Sonne liegen lässt ( F17 ), nur eben professioneller. Bei der Erwärmung des Absorbers wird Licht in Infrarotstrahlung umgewandelt. Eine Glasplatte wirft den Großteil davon wieder in den Kollektor zurück (b) und er- höht somit den Wirkungsgrad. Dieser liegt typischerweise bei 60 bis 75%. Das ist hoch effizient! Eine besonders einfache Methode wird beim Beheizen von Schwimmbecken benutzt. Dabei verwendet man schwarze Kunststoffschläuche, die zu Matten zusammengefügt sind, also quasi nur einen Absorber (Abb. 32.22). Damit kann man die Was- sertemperatur um etwa 5 °C erhöhen – und das völlig gratis! i Abb. 32.21: Schematischer Aufbau einer thermischen Solaranlage (a) und eines Sonnenkollektors im Quer- schnitt (b) Abb. 32.22: Prinzip eines Schwimmbadabsorbers Nur e zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv