Disabled Javascript!  

Science Library.info

 You are reading this message because you have attempted to access a page on www.umwelt.science which requires Javascript to be enabled.

Javascript is an essential tool for much functionality on the internet, and is perfectly safe to use, since modern browsers prevent abusive use. If you have it disabled, you will not be able to run any interactive software.

You can enable it from the menubar of your browser, following these instructions: Instructions for enabling Javascript on different Browsers

Wörterbuch

Globale Solartechnologie

Examples of manufacturing processes which can exploit solar high-temperature energy include cement and metals manufacturing and recycling heavy metal waste. Diese Prozesse benötigen Wärme von bis zu 2000°C. Konzentrierte Sonnenwärme kann daher potenziell riesige Mengen an fossilen Brennstoffen ersparen.

Solarenergie ist intermittierend - sie ist nur an sonnigen Tagen verfügbar. Es kann verwendet werden, um Strom durch Photovoltaik-Zellen zu erzeugen, aber eine effizientere Nutzung ist es, die Hitze zu konzentrieren, indem man das Sonnenlicht mit Parabolspiegeln fokussiert. Dies ist nützlich und effizient für das Erwärmen von Wasser, kann aber auch in Herstellungsprozessen und für chemische Systeme verwendet werden, die Energiespeichermedien wie Wasserstoff und Methanol erzeugen.

Examples of manufacturing processes which can exploit solar high-temperature energy include cement and metals manufacturing and recycling heavy metal waste. Diese Prozesse benötigen Wärme von bis zu 2000°C. Konzentrierte Sonnenwärme kann daher potenziell riesige Mengen an fossilen Brennstoffen ersparen.

Karte mit globaler Verteilung der Sonneneinstrahlung
Karte mit globaler Verteilung der Sonneneinstrahlung

Der derzeitige globale Energieverbrauch könnte von Solarsystemen mit 20% Umwandlungseffizienz, die 0,1% des Landes abdecken, geliefert werden. Solarstrahlung auf die Erde treffend etwa 1-3 kW/m2. Es ist sinnvoll, den Einsatz von Solarenergie im Bereich von ± 30 ° vom Äquator zu maximieren, wo die Solarintensität über 3 kW/m2 für viele weitere Stunden im Jahr liegt. Um dies zu tun, ist es besser, die Energie in eine chemische Speicherform umzuwandeln, anstatt Elektrizität. Ein Teil der Infrastruktur für ein solches System existiert bereits in der Erdölindustrie - Öl und Gas, sowie Kohle, sind vor allem Chemikalien von Solarenergie aus vor mehere Jahrtausenden. Öltanker könnten ebenso leicht den in den Wüstenregionen erzeugten Treibstoff durch Solar-Thermogeneration (sg. Power-to-Treibstoff) transportieren.

Thermolyse von Wasser

Bei hohen Temperaturen über 2500 K und abhängig vom Druck spaltet sich Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

H2O → H2 + ½O2

Um das Trennungsproblem, wobei ein Explosionsgefahr besteht mit der Trennung des Wasserstoffs vom Sauerstoff bei hohen Temperaturen, werden zweistufige Wasserspaltungs-Zyklen eingeführt, die auf sogenannten Metalloxid-Redox-Systemen basieren.

1. Solarthermische (endotherme) Dissoziation von Metalloxiden bei hohen Temperaturen (> 2300K):

MxOy → xM + (y/2)O2

2. Hydrolyse (exotherme) der entstandenen Metalle bei moderaten Temperaturen (< 900 K), wobei molekularer Wasserstoff und die entsprechenden Metalloxide gebildet werden:

xM + yH2O → MxOy + yH2

Mit solchen Reduktions-Oxidations-Systemen lassen sich Wirkungsgrade über 30% erzielen, wenn man die Solarstrahlung sehr stark konzentriert und die Wärme, die beim Abkühlen der Produkte anfällt, wieder zurückgewinnen kann.

Solar collector PSI
Der Parabolspiegel am Paul Scherrer Institut (PSI) folgt der Sonnenbahn und konzentriert die Sonnenstrahlen 5000-fach auf einen kleinen Kreis in der Brennebene.

Bei den gegenwärtigen Preisen für fossile Energie sind die Brennstoffe aus konzentrierter Sonnenenergie nicht konkurrenzfähig. Solare Technologien werden jedoch eine ökonomisch sinnvolle Option darstellen, wenn die Kosten für fossile Energien auch die externen Kosten für die Verbrennung und den Abbau von fossilen Brennstoffen mit einbeziehen.

Photovoltaik-Panneelen

Halbleiterplatten (vor allem Silizium-basiert) die Solarstrahlung in elektrischen Strom umwandeln.

Arten von Solarzellen im Handel erhältlich:

Kristallines Silizium

CIS

CdTe

Es wird erwartet, dass der jährliche Zubau bis 2020 auf 100 GW steigt und die installierte Leistung bis 2030 zwischen 3.000 und 10.000 GW erreicht. 2014 betrug der weltweite Marktanteil von kristallinen Siliziumzellen etwa 90 %. Prognosen gehen davon aus, dass Siliziumzellen auch langfristig die dominierende Photovoltaik-Technologie bleiben und gemeinsam mit Windkraftanlagen die „Arbeitspferde“ der Energiewende sein werden.

Nach den Wasserkraft- und Windkraftanlagen ist PV die dritte erneuerbare Energiequelle im Hinblick auf die globale Kapazität. Im Jahr 2014 erhöhte sich die installierte PV-Kapazität auf 177 Gigawatt (GW). Aber bis Ende 2016 waren weltweit Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von 303 GW installiert, was etwa fast vier Prozent des weltweiten Strombedarfs entspricht.

China, gefolgt von Japan und den Vereinigten Staaten, ist der am schnellsten wachsende Markt, während Deutschland nach wie vor der weltweit größte Produzent ist, wobei Solar-PV sieben Prozent des jährlichen Inlandsstromverbrauchs bereitstellt. Mit der aktuellen Technologie (ab 2013) erlischt die Photovoltaik die benötigte Energie, um sie in 1,5 Jahren in Südeuropa und 2,5 Jahre in Nordeuropa zu produzieren.

JRC solar cell efficiency tables (28 November 2016)