Energieträger Sonnenenergie

Die Sonnenstrahlung ist eine der Grundvoraussetzungen für die Entwicklung des Lebens auf der Erde. Die Energie für die Sonnenstrahlung bezieht die Sonne aus der Fusion von Wasserstoff zu Helium. Die Sonne besteht zur Zeit, aus rund 70% Wasserstoff und 28% Helium nach der Masse; alles andere („Metalle“) macht weniger als 2% aus. Diese Verhältnisse verändern sich langsam mit der Zeit, weil die Sonne in ihrem Inneren Wasserstoff zu Helium fusioniert.

Quelle: Lexikon der Astronomie

Die äusseren Schichten der Sonne zeigen unterschiedliche Rotationen: am Äquator rotiert die Oberfläche einmal alle 25,4 Tage, in der Nähe der Pole dauert es 36 Tage. Dieses seltsame Verhalten beruht auf der Tatsache, dass die Sonne kein fester Körper wie die Erde ist. Ähnliches Verhalten findet man auch auf den Gasplaneten. Diese unterschiedliche Rotation reicht beträchtlich weit ins Innere, wobei nur der Kern wie ein fester Körper rotiert. Das Material im Kern ist zur 150-fachen Dichte von Wasser komprimiert.

Der Energieausstoss der Sonne (3,86·1033 ergs/sec oder 386 Trillionen [ = 386 Millionen Millionen Millionen] Megawatt) wird durch Kernfusion verursacht. In jeder Sekunde werden etwa 700.000.000 Tonnen Wasserstoff zu circa 695.000.000 Tonnen Helium und 5.000.000 Tonnen (= 3,86·1033 ergs) Energie in Form von Gammastrahlen verbrannt. Auf dem Weg zur Oberfläche wird die Energie ständig absorbiert und wieder emittiert bei immer geringer werdenden Temperaturen, so dass daraus in erster Linie sichtbares Licht geworden ist, sobald sie die Oberfläche erreicht hat.

Im Inneren der Sonne ist es unvorstellbar heiss: Ganze 15 Millionen Grad herrschen hier. An der Oberfläche der Sonne sind es immerhin noch 5.600 Grad Celsius. Damit ist die Sonne weissglühend und erscheint unserem Auge als weisse Kugel.

Zusätzlich zu Hitze und Licht sondert die Sonne auch einen dünnen Strom von geladenen Partikeln (im wesentlichen Elektronen und Protonen) ab, bekannt als Sonnenwind. Der Sonnenwind und die energiereicheren Partikel, die von Sonnenfackeln ausgeworfen werden, können dramatische Effekte auf die Erde nach sich ziehen, die von Spannungsschwankungen in Überlandstromleitungen über Radiowelleninterferenzen bis zu den wundervollen Nordlichtern reichen können.

Die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlungsleistung der Sonne beträgt weltweit im Tagesdurchschnitt (bezogen auf 24 Stunden) ungefähr 165 W/m² (mit erheblichen Schwankungen je nach Breitengrad, Höhenlage und Witterung). Die gesamte auf die Erdoberfläche auftreffende Energiemenge ist mehr als zehntausendmal grösser als der Energiebedarf der Menschheit, das Potenzial der Solarenergie ist grösser als das aller anderen erneuerbaren Energien zusammen.

Weltweit verfügbare Strahlungsenergie der Sonne. Die Farben in der Karte zeigen die örtliche Sonneneinstrahlung auf der Erdoberfläche gemittelt über die Jahre 1991–1993 (24 Stunden am Tag, unter Berücksichtigung der von Wettersatelliten ermittelten Wolkenabdeckung). Zur Deckung des derzeitigen Weltbedarfs an Primärenergie allein durch Solarstrom wären die durch dunkle Scheiben gekennzeichneten Flächen ausreichend (bei einem Wirkungsgrad von 8 %).

Quelle: Matthias Loster, Total Primary Energy Supply - From Sunlight

Technisch lässt sich die Sonnenenergie mit Solarzellen zu Strom (Photovoltaik), mit schwarzen Schläuchen zu heissem Wasser (Solarthermie) oder mit Solarkraftwerken einfangen und in andere Energieformen umwandeln.