Deutschland - Sonnenenergie

Deutschland - Energiewirtschaft

978-3-14-100770-1 | Seite 73 | Abb. 2 | Maßstab 1 : 7.000.000
Deutschland | Sonnenenergie | Deutschland - Energiewirtschaft | Karte 73/2

Informationen

Unter Globalstrahlung versteht man alle einfallende Strahlungsenergie auf die Erdoberfläche. Die Globalstrahlung umfasst damit neben dem sichtbaren Licht unter anderem auch die infrarote Wärmestrahlung und die UV-Strahlung. Die Werte sind in der Karte in einer siebenteiligen Farbskala dargestellt, deren Klassen jeweils eine Spanne von 40 kWh aufweisen und von weniger als 960 kWh bis zu mehr als 1160 kWh pro m² und Jahr reichen. Zum Vergleich: Pro Kopf der Bevölkerung werden in deutschen Privathaushalten im Mittel etwa 1600 kWh Strom verbraucht.

Globalstrahlung in Deutschland
Die räumliche Verteilung der Globalstrahlungswerte zeigt in Deutschland sowohl ein deutliches Süd-Nord-Gefälle als auch eine gewisse Abhängigkeit von der Höhenlage. Die Werte nehmen von Süden nach Norden mit zunehmender geographischer Breite ab. Dies ist eine Folge der starken Abhängigkeit vom Einfallswinkel der Sonne. Hinzu kommt der indirekte Einfluss der Höhenlage. Dabei spielen Luv-Lee-Effekte an Gebirgen eine wichtige Rolle. So stauen sich die Wolken vor allem in den höheren Lagen und auf den dem Wind zugewandten Westseiten der Gebirge. Dies hat eine geringere Strahlungszufuhr zur Folge. Aus diesem Grund weist eine Zone, die sich entlang der nördlichen Mittelgebirge von der Kölner Bucht bis zum Harz erstreckt, die geringste mittlere Globalstrahlung in Deutschland auf. Dort treten zum Teil Werte von weniger als 900 kWh/m² im Jahr auf. Auf den dem Wind abgewandten Leeseiten der Gebirge ist die Strahlungszufuhr durch absteigende Luftmassen und teilweise Auflösung der Wolken mitunter deutlich erhöht. Dies macht sich vor allem im Voralpenraum bemerkbar, wo durch den Einfluss des Föhns die höchsten Globalstrahlungswerte mit teilweise mehr als 1160 kWh/m² pro Jahr verzeichnet werden.

Sonnenenergie zur Wärmenutzung
Die gegenwärtig noch am stärksten verbreitete Nutzung der Sonnenenergie ist ihre Umwandlung in thermische Energie durch Sonnenkollektoren. Bei diesem Verfahren wird ein Wärmeträger — etwa Wasser mit einem Frostschutzmittel — durch dunkel beschichtete Absorber-Röhren geleitet, damit er sich unter Sonneneinstrahlung erhitzt. Die Wärme aus diesem Primärkreislauf kann dann an Tanks für Brauchwasser oder Heizung abgegeben werden oder als Energie für andere Prozesse bereitstehen. Solarthermie-Kraftwerke beispielsweise erzeugen mit der gewonnenen Wärme durch aufwendige Systeme zur Umwandlung der Solarenergie Dampf, der eine Turbine mit Generator antreibt und auf diese Weise, wie ein photovoltaisches Kraftwerk, Strom erzeugt. Eine einfachere Variante der Solartechnik, die beispielsweise in Schwimmbädern zum Einsatz kommt, ist die Erwärmung von Wasser in sonnenbeschienenen Matten aus schwarzen Schläuchen.

Photovoltaik zur Stromerzeugung
In Solarzellen aus bestimmten Halbleiter-Materialien, von denen die blau schimmernden aus Siliziumkristallen am bekanntesten sind, wird unter Lichteinstrahlung elektrische Spannung aufgebaut. Der entstehende Gleichstrom kann zum direkten Verbrauch abgenommen oder über einen Wechselrichter ins allgemeine Elektrizitätsnetz eingespeist werden. Zehn Quadratmeter Photovoltaikmodule aus üblichen Solarzellen leisten bei günstiger Sonneneinstrahlung etwa ein Kilowatt. In einer Stadt wie Freiburg erzeugen sie damit im Jahresdurchschnitt etwa 900 kWh.
2020 mit bis zu 200 000 Beschäftigten und Umsätzen in Höhe von rund 15 Mrd. Euro.

Geothermie in Deutschland
Auch die Geothermie, die Nutzung von Erdwärme, befindet sich in Deutschland in jüngster Zeit im Aufwind. Starke Zuwachsraten verzeichnet vor allem die direkte Nutzung der geothermischen Energie für Heizzwecke und die Warmwasserbereitung. Nach der Neuinstallation von mehr als 25 000 Anlagen 2006 ist der Gesamtbestand landesweit auf etwa 130 000 Anlagen gestiegen. In der Gemeinde Neuweiler im Nordschwarzwald bestehen Pläne, die Erdwärme erstmals großflächig in einem ganzen Baugebiet zu Heizungszwecken zu verwenden.
Um geothermische Energie nutzen zu können, müssen in erreichbaren Tiefen Temperaturen von mindestens 60 °C für die direkte Wärmenutzung und von 100 °C für die Stromerzeugung vorhanden sein. In Deutschland gibt es drei große Regionen mit wasser- oder wasserdampfgefüllten Aquiferen, deren Temperatur über 100 °C liegt. Zu ihnen zählen das gesamte norddeutsche Becken, der Oberrheingraben und das Alpenvorland. Die Geothermie hat in Mitteleuropa ein bedeutendes Potenzial. Theoretisch könnte sie mühelos ein Vielfaches des derzeitigen deutschen Wärme- und Strombedarfes decken. Außerdem hat sie gegenüber der Wind- und Sonnenenergie den großen Vorzug, dass sie rund um die Uhr zur Verfügung steht, also grundlastfähig ist. Das größte Hemmnis für ihre weitflächige Nutzung sind allerdings die noch immer sehr hohen Investitions- und Erschließungskosten.
Umweltschutzamt Freiburg, A. Siegmund

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