Definition von Solarenergie mit Beispielen und Anwendungen

Definition von Solarenergie mit Beispielen und Anwendungen
Die Definition von Solarenergie ist die Energie, die von der Sonne kommt und die wir dank Sonnenstrahlung einfangen können.Unter dem Begriff Solarenergie versteht man häufig die elektrische oder thermische Energie, die durch Sonnenstrahlung gewonnen wird.

Diese Energiequelle stellt die primäre Energiequelle der Erde dar.Da es sich um eine unerschöpfliche Energiequelle handelt, gilt sie als erneuerbare Energie.

Aus dieser Energie werden viele weitere Energiequellen gewonnen, wie zum Beispiel:

Windenergie, die die Kraft des Windes nutzt.Der Wind entsteht, wenn die Sonne große Luftmengen erwärmt.
Fossile Brennstoffe: Sie entstehen durch einen extrem langen Zersetzungsprozess organischer Partikel.Die organischen Zersetzer waren größtenteils photosynthetisierende Pflanzen.
Hydraulische Energie, die die potentielle Energie des Wassers nutzt.Ohne Sonneneinstrahlung wäre der Wasserkreislauf nicht möglich.
Die Energie aus Biomasse ist wiederum das Ergebnis der Photosynthese von Pflanzen.
Diese Art erneuerbarer Energie ist eine Alternative zu fossilen Brennstoffen, die keine Treibhausgase wie Kohlendioxid ausstoßen.

Beispiele für Solarenergie
Einige Beispiele für Solarenergie sind die folgenden:

Photovoltaik-Solarmodule erzeugen Strom;Diese Einrichtungen werden in Häusern, Berghütten usw. verwendet.
Photovoltaik-Kraftwerke: Sie sind bedeutende Erweiterungen von PV-Modulen, deren Ziel es ist, Strom zur Einspeisung in das Stromnetz zu erzeugen.
Solarautos nutzen PV-Zellen, um Sonnenstrahlung in Strom umzuwandeln, um einen Elektromotor anzutreiben.
Solarkocher: Sie bestehen aus einem Parabolsystem, um das Sonnenlicht auf einen Punkt zu konzentrieren, der die Temperatur erhöht und das Kochen ermöglicht.
Heizsysteme: Mit Solarthermie kann eine Flüssigkeit erwärmt werden, die in einem Heizkreislauf genutzt werden kann.
Die Schwimmbadheizung ist ein einfacher Flüssigkeitskreislauf, in dem das Wasser entlang einer Reihe von Solarthermiekollektoren zirkuliert, die der Sonne ausgesetzt sind.
Taschenrechner: Einige elektronische Geräte verfügen über ein kleines Solarpanel, das den Stromkreis mit Strom versorgt.
Bei der Solarlüftung handelt es sich um eine Form der Solarenergie, die die Sonnenwärme zur Belüftung eines Raums nutzt.Es wird häufig in Häusern und Gebäuden eingesetzt, um die Luftqualität zu verbessern und die Energiekosten zu senken.Mit der Solarlüftung kann ein einzelner Raum oder ein ganzes Gebäude belüftet werden.
Die Photosynthese ist eine natürliche Methode, mit der Pflanzen Sonnenenergie in chemische Energie umwandeln.
Arten von Solarenergie
Es gibt drei Arten von Solarenergietechnologien:

Photovoltaische Solarenergie: PV-Solarmodule bestehen aus einem Material, das bei Sonneneinstrahlung Elektronen freisetzt und elektrischen Strom erzeugt.
Thermische Solarenergie: Dieses System nutzt die Wärmekapazität der Sonnenstrahlen.Sonnenstrahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt, um eine Flüssigkeit zu erhitzen, die zur Warmwasserbereitung im Haushalt genutzt werden kann.In solarthermischen Kraftwerken wird Dampf und anschließend Strom erzeugt.
Passive Solarenergie ist eine Ressource, um Solarwärme zu nutzen, ohne externe Ressourcen zu nutzen.Architekten können beispielsweise Häuser ausrichten und entscheiden, wo Fenster angebracht werden sollen, und dabei berücksichtigen, wo die Sonnenstrahlung eintrifft.Diese Technik wird als bioklimatische Architektur bezeichnet.
Wie wird Solarenergie erzeugt?
Aus physikalischer Sicht wird Sonnenenergie in der Sonne durch eine Abfolge von Kernreaktionen erzeugt.Wenn diese Energie uns auf der Erde erreicht, können wir sie auf vielfältige Weise nutzen:

Sonnenkollektoren mit Photovoltaikzellen.Photovoltaikmodule bestehen aus einem Material, das bei Lichteinfall direkt ionisiert und ein Elektron freisetzt.Auf diese Weise wird Sonnenstrahlung in elektrische Energie umgewandelt.
Einsatz von Sonnenkollektoren, die Sonnenstrahlung in Wärmeenergie umwandeln sollen.Sein Zweck besteht darin, eine im Inneren zirkulierende Flüssigkeit zu erhitzen.In diesem Fall haben wir keinen Strom, aber eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur, die für viele Anwendungen verwendet werden kann.
Konzentrierte Solarenergie ist ein System, das das gesamte Sonnenlicht auf einen Brennpunkt reflektiert, um hohe Temperaturen zu erreichen.Diese Technologie wird in Thermosolaranlagen zur Energieerzeugung eingesetzt.
Passive Solarenergiesysteme nutzen Sonnenenergie ohne externe Energiezufuhr.Beispielsweise ermöglichen architektonische Entwürfe eine maximale Sonneneinstrahlung im Winter und vermeiden übermäßige Hitze im Sommer.
Arten von Solarmodulen
Der Begriff Solarmodule wird für beide Methoden (photovoltaisch und thermisch) verwendet.In jedem Fall unterscheidet sich das Design erheblich, je nachdem, für welche Art von Solartechnik es eingesetzt werden soll:

Das Solarthermiepaneel nutzt Sonnenstrahlen, um eine Flüssigkeit zu erhitzen, die Wärme auf eine Flüssigkeit überträgt und dann Wasser erhitzt.Solarwarmwasserbereiter werden in Haushalten zur Warmwasserbereitung eingesetzt.
Das Photovoltaikmodul nutzt die Eigenschaften bestimmter Halbleiterelemente, die in Solarzellen untergebracht sind.Solarzellen erzeugen elektrische Energie, wenn sie der Sonneneinstrahlung ausgesetzt werden.Dank des sogenannten photovoltaischen Effekts führt die Sonneneinstrahlung dazu, dass sich Elektronen in einem Bauteil (normalerweise Silizium) bewegen und so einen kontinuierlichen elektrischen Strom erzeugen.
Das konzentrierende Solarpanel verwendet außerdem eine Reihe von Parabolspiegeln mit linearer Struktur.Das Ziel dieser Spiegel besteht darin, die Sonnenstrahlung auf einen Brennpunkt zu konzentrieren, um Temperaturen zu erreichen, die hoch genug sind, um Dampf zu erzeugen.
Nutzung von Solarenergie

Die Kraft der Sonne nutzen: Ein Leitfaden zur Photovoltaik
Solarenergie hat viele Einsatzmöglichkeiten und Anwendungen, die sich in drei Punkten zusammenfassen lassen:

Warmwasser für den häuslichen Gebrauch
Die solare Warmwasserbereitung dient der Warmwasserbereitung (WW) und der Heizung von Häusern und kleinen Gebäudekomplexen.Es wurden Solarkraftwerke gebaut, die mithilfe von Dampfturbinen die gespeicherte Wärme in Strom umwandeln.

Aufgrund der geringen Leistung dieser Kraftwerke im Vergleich zu den hohen Kosten und der unregelmäßigen Stromversorgung fanden diese Prototypen jedoch keine breite Anwendung.

Stromerzeugung
Photovoltaikmodule werden in isolierten Solarsystemen verwendet, um Geräte abseits von Stromnetzen (Raumsonden, Telefonverstärker in großer Höhe usw.) mit Strom zu versorgen.Sie werden auch dort eingesetzt, wo der Energiebedarf so gering ist, dass ein Anschluss an das Stromnetz nicht wirtschaftlich wäre (Lichtsignale, Parkuhren etc.).

Diese Geräte müssen mit Akkumulatoren ausgestattet sein, die tagsüber überschüssigen Strom speichern können, um die Geräte nachts und bei bewölktem Himmel mit Strom zu versorgen, in der Regel Solarbatterien.

Sie werden auch in großen netzgekoppelten Systemen eingesetzt, obwohl die Stromversorgung je nach Tages- und Saisonbedingungen schwankt.Daher ist es schwer vorherzusagen und nicht programmierbar.

Diese Diskontinuität macht es schwierig, den Strombedarf jederzeit zu decken, außer bei der Produktion mit einem großen Sicherheitsspielraum über den jährlichen Bedarfsspitzen.Da die Produktion von Solarkraftwerken jedoch im Sommer ihren Höhepunkt erreicht, gelingt es ihr, den größeren internen Bedarf aufgrund von Klimaanlagen auszugleichen.

Was sind die Vor- und Nachteile von Solarenergie?
Die Nutzung von Solarenergie bringt spezifische Vor- und Nachteile mit sich.

Die wichtigsten Kritikpunkte bzw. Nachteile sind:

Hohe Investitionskosten pro gewonnenem Kilowatt.
Es bietet eine sehr hohe Effizienz.
Die erzielte Leistung hängt vom Sonnenplan, dem Wetter und dem Kalender ab.Aus diesem Grund ist es schwierig zu wissen, welche elektrische Leistung wir zu einem bestimmten Zeitpunkt erhalten können.Dieser Nachteil entfällt bei anderen Energiequellen, etwa der Kernenergie oder der fossilen Energie.
Die Energiemenge, die zur Herstellung eines Solarpanels benötigt wird.Die Herstellung von Photovoltaikmodulen erfordert viel Energie und nutzt häufig nicht erneuerbare Energiequellen wie Kohle.
Andererseits müssen Sie die Vorteile der Solarenergie berücksichtigen:

Seine Befürworter befürworten Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen aufgrund von Skaleneffekten und technologischen Verbesserungen in zukünftigen Solarsystemen.
Bezüglich des Fehlens dieser Energiequelle in der Nacht weisen sie auch darauf hin, dass die maximale Spitze des Stromverbrauchs tagsüber erreicht wird, also während der maximalen Produktion von Sonnenenergie.
Es handelt sich um eine erneuerbare Energiequelle.Mit anderen Worten: Es ist unerschöpflich.
Es handelt sich um eine umweltfreundliche Energie: Sie erzeugt keine Treibhausgase und trägt daher nicht zur Verschärfung des Problems des Klimawandels bei.
Autor: Oriol Planas – Industrietechnischer Ingenieur