Erneuerbare Energie

Energie pur: Sonne

Die Sonne liefert uns täglich ein enormes Energiepotential, das in Deutschland den Energiebedarf um das etwa 80-fache übersteigt.

Diese Energiequelle ist in den nächsten 5 Milliarden Jahren unerschöpflich, kostenlos und umweltfreundlich. Fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdgas und Erdöl sind dagegen nur begrenzt vorhanden.

Sonne und Wind schreiben keine Rechnung.

Klimabedrohung, Treibhauseffekt, Waldsterben und andere Umweltbelastungen durch Schadstoffe gefährden unseren Planeten und das Leben auf ihm. Ein großes Problem sind die immensen CO2-Emissionen der modernen Industriegesellschaft. Ein Ersatz der fossilen Energieträger durch andere, regenerative Energiequellen ist deshalb zwingend notwendig.

Mit der Sonnenenergie steht der Menschheit eine Energiequelle zur Verfügung, die den künftigen, noch steigenden Energiebedarf ohne gefährliche Nebenwirkungen decken kann.

Sonnenwärme (Solarthermie)

Die Strahlung der Sonne kann in Strom und in Wärme umgewandelt werden. Anlagen, die Wärme erzeugen heißen thermische Solaranlagen. Sie bestehen im Prinzip aus:

• dem Kollektorfeld
• dem/den Wärmespeicher(n)
• dem Solarkreis (geschlossener Rohrkreis zwischen Kollektoren und Speicher)
• der Regelung

Sonnenstrom (Photovoltaik)

Photovoltaikanlagen machen ein wesentliches Stück unabhängiger von den absehbaren Steigerungen der Energiepreise.

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung der Energie des Sonnenlichtes in elektrische Energie mittels Solarzellen bzw. Solarmodulen. Dieser Effekt wurde im Jahr 1839 von Alexander Becquerel entdeckt.

Eine Solarzelle ist eine dünne Scheibe, die meist aus Silizium hergestellt wird. Leiterbahnen auf der Solarzelle führen die vom Sonnenlicht "erzeugte" Energie ab. Mehrere Solarzellen miteinander verbunden ergeben ein Photovoltaik-Modul, mehrere Fotovoltaik-Module miteinander verbunden ergeben einen Generator mit dem sich elektrische Energie "produzieren" lässt.

Dünnschicht

Die von der Photovoltaikanlage erzeugte Energie wird durch den Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt und in Priorität selbst verbraucht. Überschüsse werden in das private oder öffentliche Energieversorgungsnetz eingespeist. Als Richtgröße für Deutschland gilt, dass eine Fotovoltaik-Anlage mit einer Leistung von einem Kilowatt - das entspricht einer Solargeneratorfläche von 5 bis 10 m² - einen Jahresertrag von 800-1100 kWh liefert. Eine vierköpfige Familie verbraucht etwa 3.000 bids 5.000 Kwh an Strom im Jahr.

Heizen und Kühlen mit Wärmpumpe

Die Wärmepumpe steht heute in unterschiedlichen Ausführungen als ausgereifte Technik zur Verfügung. Wir unterscheiden

Luft-Luft Wärmepumpen

Luft-Wasser- Wärmepumpen

Wasser- Wasser- Wärmepumpen und

Sole-Wasser Wärmepumpen

Dabei geht es um das Medium aus dem ich die Energie gewinne und um das Medium mit dem ich die Energie transportiere.

Moderne Wärmepumpen haben einen Wirkungsgrad (COP) von etwa 4. Das heißt für 1 kWh investierter Energie erhalte ich ca. 4 kWh nutzbarer Energie. Damit lassen sich solche Wärmepumpen auch im Winter einsetzen.

Bei den inzwischen zunehmenden sommerlichen Temperaturen muss immer öfters auch an die Möglichkeit der Kühlung gedacht werden. Hier tut die Wärmepumpe in Verbindung mit bauteilaktivierten Böden, Decken, Wänden oder auch der ‚Fußbodenheizung` einen super Job.

Infrarotheizung

Eine uralte Art zu heizen. Warum? Weil es die Sonne schon immer vorgemacht hat. Hier wird wie bei der Sonne durch Strahlung Materie aufgeheizt. Dadurch wird dann auch Luft erhitzt.

Wird ein Raum über eine ‚normale‘ Heizung mit Heizkörpern beheizt, sprechen wir von Konvektion. D.H. der Heizkörper erwärmt die Luft, diese zirkuliert und erwärmt den Raum. Um ein ‚Wohlfühlklima‘ zu erzeugen müssen so beheizte Räume an den Außenwänden und an der Decke immer ca. 2-4 °C wärmer sein als meine gewünschte Temperatur.

Eine Heizung mit Infrarotplatten wird heute in den unterschiedlichsten Formen angeboten. Von normalen weißen Elementen können über Bilder, Spiegel, Klarglas oder Wandtafel alle möglichen Designmöglichkeiten genutzt werden. Allen gleich ist das Prinzip Sonne. Befinde ich oder andere Materie (Couch, Tische, Boden, Wand, etc.) sich im Strahlungsbereich der Infrarot-Platte – also der Sonne, werde ich bzw. die Materie Warm. Das geschieht in ganzkurzer Zeit. Ein Wohlfühleffekt stellt sich schnell ein. Ich fühle mich warm = gut ohne dass die Raumtemperatur überhöht sein muss.

Exakte Heiz- und Kostenanalysen zeigen, dass es sich hier um eine sehr effektive Heizung handelt.

Bio-Erdgas

Das bekannte Biogas wurde größtenteils in unmittelbarer Nähe der Erzeugung in Blockheizkraftwerken eingesetzt. Oft war an der Erzeugungsstelle die Wärmenutzung nicht gegeben. Nahversorgungsnetze waren nicht immer eine realisierbare Lösung.

Eine konsequente Weiterentwicklung von Biogas ist die Aufbereitung (Veredelung) auf Erdgasqualität (Methanisierung). Das so gewonnene Bio-Erdgas erfüllt die Anforderungen an nachwachsende Rohstoffe und wird an der Produktionsstelle ins Erdgasnetz eingespeist. Das Bio-Erdgas steht fast überall dort zur Verfügung wo eine Erdgasleitung vorhanden ist.

Power to Gas

Eine weitere interessante Möglichkeit in Zusammenhang mit notwendiger Speicherung von Energie ist die inzwischen marktreife ‚Power to Gas‘ Technologie. Hier wird überschüssige el. Energie über eine chemisches Elektrolyseverfahren in Wasserstoff und Sauerstoff umgewandelt.

Eine erste Verwendung wäre Wasserstoff für die entsprechend angetriebenen Fahrzeuge.

Durch die darauffolgende Methanisierung  wird ein Gas erzeugt, das in bestehende Gasnetze eingespeist werden kann. Das bestehende Gasnetz in Deutschland hat heute schon die Kapazität die notwendige Speicherung für Zeiten in den keine Sonne und kein Wind für die Energieerzeugung zur Verfügung steht, abzudecken.