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Solarenergie und Wasserstofftechnologie
 
Die bisherigen Energiequellen werden in absehbarer Zeit zur Neige gehen (Grafik). Daher müssen neue Technologien entwickelt und gefördert werden. Von denjenigen Energiequellen, welche unbegrenzt zur Verfügung stehen, ist die Sonnenenergie die bedeutendste. Erneuerbare Energiequellen wie die Sonnenenergie oder die Windkraft heißen auch regenerative Energien. 
 
 
Theoretisch würde die Sonneneinstrahlung auf die Erde ausreichen, um mehr als das Zehntausendfache des augenblicklichen Weltenergieverbrauchs zu decken. Um den gesamten Energiebedarf Deutschlands durch Solarzellen zu decken, wären riesige Flächen notwendig, welche die Größe von mehreren Bundesländern zusammen einnehmen würden. Derartige Flächen stehen in Deutschland nicht zur Verfügung.
 
Ein weiterer Nachteil der Sonnenenergie ist die fehlende Stetigkeit der Sonnenscheindauer und der -intensität. Nachts liefert die Sonne keine Energie. Außerdem scheint die Sonne in unseren Breitengraden nur etwa 1300 bis 1900 Stunden pro Jahr. Im Winter ergeben sich zusätzlich Probleme, da die Sonne dann einen flachen Einfallswinkel hat und weniger Energie spendet. Dadurch sind die Außentemperaturen kalt, es wird mehr Heizenergie benötigt. Dem vermehrten Energiebedarf im Winter steht also weniger verfügbare Strahlungsenergie durch die Sonne gegenüber. Die folgende Graphik zeigt, dass die verfügbare Strahlungsenergie von der Sonne in Deutschland theoretisch nur von April bis Oktober ausreichen würde:
 
 
 
 
Für die Lösung dieser Probleme sind mehrere Lösungen denkbar:
 Elektrolyse
   Wasser   +   Stromenergie     -------------------->    Wasserstoff   +   Sauerstoff
 
 
Der entstehende Wasserstoff kann in Tanks gespeichert und mit Schiffen transportiert werden:
 
 
 
Statt mit einem Benzinmotor kann ein Auto auch mit einem Wasserstoffmotor betrieben werden. Wasserstoff ist umweltfreundlicher als Benzin, da die Abgase nur sehr wenig Schadstoffe enthalten:
 
 

Aus Wasserstoff kann auch wieder elektrischer Strom erzeugt werden. Der Vorgang der Elektrolyse ist durch die Synthese von Wasser umkehrbar. Werden Sauerstoff und Wasserstoff in einer Brennstoffzelle umgesetzt, entsteht eine elektrische Spannung:
 
Wasserstoff   +   Sauerstoff     ------>    Wasser   +   elektrischer Strom
 

Praktische Nutzung der Sonnenenergie
 
Für die praktische Nutzung der Sonnenenergie sind drei Systeme von Bedeutung:

Grafik: Aufbau und Funktionsweise einer Solarzelle
 
Ein einfacher Sonnenkollektor besteht aus einer Röhre, welche von Wasser durchflossen wird. Die Röhre ist auf der Rückseite mit einer absorbierenden Schicht beschichtet. Hierfür eignet sich in besonderem Maße die Farbe Schwarz, weil sie die Eigenschaft besitzt, Sonnenenergie in Wärme umzuwandeln. Beim Flachkollektor wandelt der Absorber einen großen Anteil der Sonnenstrahlung in Wärmenergie um und gibt sie an ein von Wasser durchflossenes Röhrensystem weiter. Das Kollektorsystem ist in einen gut wärmedämmenden Kasten eingebaut und mit einer Glasabdeckung versehen.
 

Das bis zu 80 Grad aufgeheizte Wasser kann als Warmwasser direkt zum Waschen oder zum Heizen verwendet (Einkreissysteme) oder mit Hilfe eines Wärmeaustauschers gespeichert werden (Zweikreissysteme). Aufgrund des hohen Wirkungsgrades ist die Verwendung von Sonnenkollektoren eine sinnvolle Alternative.
 

 
 
 
Nutzung der Solarenergie in Deutschland
 
Leider besitzt die Solarenergie bis jetzt noch keine große Bedeutung bei der Energieversorgung in Deutschland, die erneuerbaren Energien machen nur einen sehr geringen Antreil aus. Doch dies könnte sich in Zukunft ändern. In Bezug auf die Umweltfreundlichkeit ist die Solarenergie unschlagbar. Sie ist eine der wenigen Energieformen, welche kaum Kohlenstoffdioxid produziert und damit nicht an der Verstärkung des Treibhauseffekts teilnimmt.
 
Grafik: Kohlenstoffdioxidemissionen - Vergleich der Energienutzungssysteme
 
 
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