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Sonnenkraftwerke

Primärenergieträger

Sonnenkraftwerke sind Kraftwerk zur Erzeugung elektrischer Energie unter Nutzung der Sonnenstrahlung (Sonnenenergie). Direkte Stromerzeugung: Mittels photoelektrischer Zellen wird direkt elektrische Energie erzeugt. Aufgrund der niedrigen Wirkungsgrade und der geringen Strahlungsenergie von durchschnittlich 114 W/m² würde für ein 1.000 MW Kraftwerk eine Kollektorenfläche von ca. 29 km² erforderlich. Indirekte Stromerzeugung Umwandlung der Strahlungsenergie in Wärme hoher Temperatur durch Bündelung der Strahlen mittels Spiegel auf wärmeaufnehmenden Oberstfeldwebel. Der erzeugte Dampf wird konventionell in einer Dampfturbine entspannt. Der Gesamtwirkungsgrad eines solchen Kraftwerks liegt nach derzeitigem Entwicklungsstand bei etwa 30%.

Funktionsweise

Die Anlage funktioniert nach folgendem Prinzip

Sonnenstrahlen werden eingefangen und gebündelt in einen Empfänger weitergegeben, der die Wärme in Energie umwandelt. Die Wärmeenergie kann dann zum Beispiel Dampf erzeugen, der Turbinen und Generatoren zur Stromgewinnung antreibt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Sonnenstrahlen einzufangen und zu konzentrieren: man verwendet entweder eine Parabolschüssel, lange spiegelnde Rillen oder Spiegel. Die Spiegel werden dabei immer der Sonne zugewandt, so dass sie möglichst lange bestrahlt werden. Die Wärmeenergie kann dann zum Beispiel Dampf erzeugen, der Turbinen und Generatoren zur Stromgewinnung antreibt.

Verwendungsmöglichkeiten

Solarheizung: Raumheizung, bei der die Wärmeenergie der Sonnenstrahlen genutzt wird.

Solarzellen: Halbleiterelemente mit dem die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Umwandlung erfolgt auf photoelektrischem Wege durch Freisetzen von Elektronen im Innern eines Stoffes, wie Silizium, Galliumarsenid oder Kadmiumtellurid. Werden Halbleiterkristalle von Lichtquanten bestrahlt, so werden freie Ladungsträger erzeugt. Wird der Halbleiter mit einem äußeren Widerstand belastet, so bildet sich ein Spannungsabfall, der zu einem Stromfluß führt. Der Wirkungsgrad von Siliziumzellen beträgt heute im Mittel ca. 11 bis 16 %.

Ökologische Aspekte

Auch wenn die Sonnenergie heute noch sehr viel Geld kostet, ist man zuversichtlich eines Tages, zumindest in warmen Ländern, einen großen Teil des Energiebedarfs mit der Sonne zu decken. In südlichen Gefilden scheint die Sonne ja regelmäßig und steht selbst im Winter noch verhältnismäßig hoch am Himmel. Sonnenenergie wird auch „saubere Energie“ genannt. Während Kohle oder Öl schädliche Abfallprodukte an unsere Umwelt abgeben, ist das bei der Energiegewinnung durch die Sonne nicht der Fall. Das heißt: je mehr Sonnenenergie, desto weniger Umweltverschmutzung durch Kohle, Öl oder Uran. Außerdem gehen die weltweiten Vorräte an Kohle und Öl allmählich zur Neige und auch die Uranvorräte für die Kernkraftwerke sind begrenzt. Ganz anders bei der Sonne liefert Energie im Überfluss. In jeder Sekunde erhält die Erde rund 50 Milliarden Kilowattstunden Sonnenenergie. Das entspricht einer Leistung von 150 Millionen großen Kernkraftwerken. Um den gesamten Energiebedarf der Menschheit zu decken, würden uns 0,05 Prozent der jährlichen Sonnenenergie aureichen.

Vor- und Nachteile

Vorteile

Bei der Produktion entsteht kein Kohlendioxid (CO2), Niedrigere spezifische Investitionskosten, Während Kohle oder Öl schädliche Abfallprodukte an unsere Umwelt abgeben, ist das bei der Energiegewinnung durch die Sonne nicht der Fall, Sonne liefert Energie im Überfluss

Nachteile

Hohe Betriebs- und Wartungskosten, Die Suche nach einem Speicher für Sonnenenergie ist schwierig, Kostet heute noch sehr viel Geld

Andersweitige Nutzungsmöglichkeiten des Primärenergieträgers

Direkte Wärmegewinnung für Wohnungsheizungen und Schwimmbäder

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zu erneuerbare Energie

 
(C) die jeweiligen Autoren last change: 18. November 2014