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Mittwoch, Februar 8, 2023

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Was sind erneuerbare Energien?

Die Welt befindet sich in der globalen Erwärmung und die Bedrohung durch den Klimawandel hat ernste Folgen für die Umwelt, Menschheit und Natur. Daher sollten wir mehr auf erneuerbare Energien setzen, um den weiteren CO2-Ausstoss zu verringern. Erneuerbare Energien sind Energieformen, die auch ohne Erdöl- und Gasförderung und -speicher ein nutzbares Ergebnis liefern, womit die Anforderungen des Kyoto-Protokolls von 1997 erfüllt werden sollen. Erneuerbare Energien wie Windmühlen, Sonnenenergie, Wasserkraft sind nur ein Beispiel von vielen möglichen Entwicklungen, die der Menschheit dabei helfen kann, den Planeten Erde und somit ihre Heimat zu retten.

Solarstrom

Die Gewinnung von Solarstrom ist die Produktion von Strom aus Sonnenenergie. Dabei wird der Strom direkt aus den Sonnenstrahlen geladen und anschließend an die Endverbraucher weitergeleitet. Das große Problem bei der Nutzung von Solarstrom ist, dass es sehr schwierig ist, genau den richtigen Standort zu finden – nämlich den Ort, wo die Sonneneinstrahlung im idealen Winkel auf die Erde fällt, um das maximale aus den Sonnenstrahlen herauszuholen. Die meisten Anlagen setzen deshalb auf einen Modellversuch, um herauszufinden, welche Technologie am besten funktioniert.

Die Sonnenenergie ist dabei die einzige Energie, die wir direkt von der Sonne – und noch wichtiger umsonst – konsumieren können. Solarstrom wird heute bereits heute in vielen Bereichen der modernen Wirtschaft eingesetzt: in der Stromerzeugung, bei der Kühlung von Gebäuden oder auch beim Bau von Windrädern. Es gibt verschiedene Formen des Solarstroms: Solarenergie für Privathaushalte, Industrie und Landwirtschaft sowie Biomasse.

Solarenergie ist eine sehr flexible Energietechnologie: Sie kann als dezentrale Erzeugung (am oder in der Nähe des Verbrauchsortes) oder als zentrales Solarkraftwerk (ähnlich wie herkömmliche Kraftwerke) gebaut werden. Beide Methoden können die erzeugte Energie auch speichern, um sie nach Sonnenuntergang zu verteilen, wobei modernste Solar- und Speichertechnologien zum Einsatz kommen.

Angesichts der weiter steigenden Energiepreise für Gas und Öl wird der Solarstrom immer interessanter für Privathaushalte. Viele Menschen ziehen schon seit einiger Zeit den Strom aus der Sonne vor, weil er uns entscheidende Vorteile bringt. Solarstrom ist eine der größten und umweltfreundlichsten Energieträger, der sofort ins heimische Stromnetz eingespeist werden kann. Außerdem ist er vergleichsweise günstig, denn die Anschaffungskosten ammortisieren sich innerhalb weniger Jahre wieder.

Balkonkraftwerke

Wenn Sie sich für Solarstrom entscheiden, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie dieser zu nutzen ist. Solaranlagen für den privaten Gebrauch gibt es in unterschiedlicher Ausführung und Größe. Von den sehr kleinen Modellen mit einer Installation auf dem Dach oder Balkon bis hin zu größeren Anlagen, die direkt großflächig an der Außenwand angebracht sind. Es gibt Modelle mit mehreren Solarmodulen sowie solare Stromspeicher, die das gesamte Jahr über erzeugten Strom liefern und in das heimische Stromnetz einspeisen.

Ein Balkonkraftwerk lässt sich dabei sehr einfach am Balkongeländer installieren und speist den über die Solarpanels erzeugten Strom über einen Wechselstromrichter in das Stromnetz ein. Vor der Installation eines solchen Balkonkraftwerks muss jedoch der jeweilige Stromanbieter darüber informiert werden.

Photovoltaik

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Licht in elektrische Energie mithilfe von Halbleitermaterialien wie Silizium. Der photovoltaische Effekt ist ein wichtiges Phänomen, das in Physik und Chemie untersucht wird. Das Wort Photovoltaik (PV) wurde erstmals um 1890 erwähnt und setzt sich aus den griechischen Wörtern photo, „phos“ für Licht, und „volt“ für Elektrizität zusammen. Photovoltaik bedeutet also Licht-Elektrizität und beschreibt genau das photovoltaische Phänomen, bei dem Licht direkt in Elektrizität umgewandelt werden kann. Solarmodule nutzen dieses Phänomen, um Haushalte und Industrie mit grünem Strom zu versorgen, und glücklicherweise sinken die Kosten für Solarmodule, so dass die Technologie zunehmend verfügbar wird.

Windkraft

Die Nutzung von Windturbinen kam erstmals vor mehr als einem Jahrhundert auf. Nach der Erfindung des elektrischen Generators in den 1830er Jahren versuchten Ingenieure, die Windenergie für die Stromerzeugung nutzbar zu machen. In den Jahren 1887 und 1888 wurde die Windenergie im Vereinigten Königreich und in den Vereinigten Staaten genutzt, doch gilt die moderne Windenergie als erste Entwicklung in Dänemark, wo 1891 Windturbinen mit horizontaler Achse gebaut wurden und 1897 eine 22,8 Meter hohe Windturbine in Betrieb genommen wurde.

Der Wind wird zur Stromerzeugung genutzt, indem die kinetische Energie der sich bewegenden Luft verwendet wird. Diese wird mit Hilfe von Windturbinen oder Windenergieumwandlungsanlagen in elektrische Energie umgewandelt. Der Wind trifft zunächst auf die Rotorblätter einer Turbine, wodurch diese sich drehen und die mit ihnen verbundene Turbine in Bewegung setzen. Dadurch wird die kinetische Energie in Rotationsenergie umgewandelt, indem eine Welle bewegt wird, die mit einem Generator verbunden ist, und so elektrische Energie durch Elektromagnetismus erzeugt wird.

Die Menge der Energie, die aus dem Wind gewonnen werden kann, hängt von der Größe der Turbine und der Länge ihrer Flügel ab. Die Leistung ist proportional zu den Abmessungen des Rotors und zur dritten Potenz der Windgeschwindigkeit. Wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, steigt das Windkraftpotenzial theoretisch um das Achtfache. Die Kapazität von Windturbinen hat im Laufe der Zeit zugenommen. Im Jahr 1985 hatten typische Turbinen eine Nennleistung von 0,05 Megawatt (MW) und einen Rotordurchmesser von 15 Metern. Heutige neue Windkraftprojekte haben Turbinenkapazitäten von etwa 2 MW an Land und 3-5 MW auf See.

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