Sonne und Erdwärme als Energiequellen

Der größte Teil unserer Energie kommt indirekt von der Sonne. Kohle, Erdöl oder Wasserkraft sind lediglich Energieformen, die in ehemals lebendem Pflanzen- oder Tiergewebe bzw. im Wasser gespeichert wurde, das über den Ozeanen durch die Sonneneinstrahlung verdampfte und über dem Land niederfiel. Heute versucht man, Sonnenenergie direkt zu nutzen, denn Kohle und Erdöl, deren Vorräte sich zu erschöpfen beginnen, entstehen erst im Verlauf von Jahrmillionen wieder in beträchtlichen Mengen – und die Wasserkraft wird bereits weitgehend genutzt. Nutzung der Sonnenenergie
Es gibt viele Wege, die Sonnenenergie zu nutzen: Satelliten können sie im Weltraum auffangen und auf die Erdoberfläche strahlen. Man kann die Sonnenstrahlen auf der Erde in Kollektoren sammeln – Anlagen, die im Prinzip umgekehrt wie ein Warmwasserheizkörper arbeiten – und damit Häuser heizen oder Klimaanlagen betreiben. Sonnenzellen, oft bei Satelliten verwendet, wandeln Sonnenenergie direkt in Elektrizität um, allerdings ist der Wirkungsgrad recht gering. Sonnenenergie kann zur Massenaufzucht von Pflanzen dienen, die man entweder direkt verbrennt oder mit Hilfe von Mikroorganismen oder auf chemischem Wege in flüssige Brennstoffe umwandelt. Auch aus der in Ozeanen gespeicherten Wärme lässt sich Energie gewinnen, indem man die Temperaturdifferenz zwischen dem wärmeren Wasser an der Oberfläche und dem kälteren Wasser in der Tiefe ausnutzt. Die Frage der Wirtschaftlichkeit
Einfache Sonnenkollektoren kommen in wärmeren Ländern heute bereits häufiger zum Einsatz. Es sind großflächige, von Rohren durchzogene Konstruktionen, die so auf Gebäudedächern montiert werden, dass sie im günstigsten Winkel zur Sonne stehen. Durch die Rohre wird Wasser hindurchgepumpt, das sich dabei durch die Sonneneinstrahlung erwärmt. Von einem Sensor gesteuert, arbeitet die Pumpe aber nur dann, wenn die Kollektoren wärmer sind als das Wasser im Warmwassertank. Leider scheint die Sonne aber gerade in unserer gemäßigten Klimazone nicht immer, dennoch zeigen Berechnungen, dass Kollektoranlagen auch in Deutschland rund die Hälfte des Warmwasserbedarfs decken könnten. Sonnenstrahlen ließen sich auch dazu benutzen, in durchsichtigen Rohren eine Schmelze von Natrium und Kalium auf eine Temperatur von über 100 °C zu erhitzen. Das heiße Metall könnte über einen Wärmeübertrager Dampf erzeugen, der einen Turbinen-Generatorsatz antreibt. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes Kraftwerk von 1000 MW würde aber eine Fläche von 50 bis 200 km2 benötigen, wäre also nur in Wüstengegenden möglich. Eine weitere Möglichkeit ist die Nutzung der Temperaturschichtung des Ozeanwassers. Oft ist das Wasser an der Oberfläche bis zu 15 °C wärmer als in der Tiefe. Aus diesem Temperaturgefälle ließen sich riesige, im Wasser gespeicherte Wärmemengen gewinnen, allerdings wäre der Wirkungsgrad nicht höher als fünf Prozent. Energie aus dem Erdinnern
Die Ausbrüche von Vulkanen beweisen, dass auch im Erdinnern riesige Wärmemengen gespeichert sind. Einst glaubte man, dies sei die Restwärme der ehemals schmelzflüssigen Erde. Heute ist man jedoch der Ansicht, dass im Erdinnern durch den Zerfall radioaktiver Elemente ständig neue Wärme entsteht. An manchen Stellen der Erdoberfläche, in Vulkanen oder in heißen Quellen, bricht diese Erdwärme nach oben durch. Erste Versuche zu ihrer Nutzung hat man in Larderello (Italien) gemacht, wo heute aus der Erde strömender Dampf in einer 390-MW-Anlage Strom erzeugt. Andere geothermische Kraftwerke befinden sich in Island, Japan, Neuseeland sowie in Russland und den USA. Im Geysirgebiet 145 km nordöstlich von San Francisco gibt es geothermische Anlagen mit einer Leistung von 300 MW. Die Stellen der Erde, wo Dampf oder heißes Wasser aus dem Boden quellen, sind allerdings selten und auch abhängig vom Grundwassernachfluss. Wissenschaftler und Ingenieure sehen aber auch hier schon einen Weg, Erdwärme zu gewinnen, indem sie die sogenannte geothermische Tiefenstufe, d. h. die mit der Erdtiefe zunehmende Temperatur, nutzen wollen: Sie sehen vor, Bohrungen niederzubringen, an deren unterem Ende Hohlräume in das Gestein zu sprengen und Wasser hineinzupumpen, das dann in der Tiefe zu Dampf wird und, wieder an der Erdoberfläche, zur Stromerzeugung dienen soll. Versuche in dieser Richtung finden gegenwärtig in Los Alamos (New Mexico) statt. Etwa 500 m3 unterirdischen Gesteins, das einige Hundert Grad wärmer ist als Gestein an der Oberfläche, enthält soviel Energie, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr braucht. Wenn man nur einen kleinen Teil der geothermischen Energie nutzbar macht, könnten geothermische Kraftwerke ohne Umweltbelastung riesige Energiemengen liefern.

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Info 22.11.2017 17:40
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