Solartechnik, Solarenergie und Photovoltaik

Unter dem Begriff Solartechnik werden alle Techniken zusammengefasst, die der Nutzbarmachung der Solarenergie dienen. Ziel jedweder Solartechnik ist die Erzeugung von Strom oder technisch verwertbarer Wärme.

Photovoltaik

Photovoltaik ist eine spezielle Form der Solartechnik, bei der eine unmittelbare Umwandlung der Solarenergie in Strom erfolgt. Dabei wird ausgenutzt, dass Sonnenlicht in der Lage ist, Elektronen von Atomen zu lösen. Wichtigste Technologie der Photovoltaik sind gegenwärtig Solarzellen aus Silizium, allerdings werden vermutlich bereits im Jahr 2010 erheblich kostengünstiger herzustellende Solarzellen Marktreife erlangen, in denen die Umwandlung der Solarenergie in dünnen Kunststofffolien stattfindet. Weil diese Folien aus organischen Kohlenstoffverbindungen bestehen, wird diese Technologie als organische Photovoltaik bezeichnet. Die organische Photovoltaik wird derzeit als wichtigste Zukunftstechnologie der Solartechnik angesehen.

Sonnenkollektoren

Sonnenkollektoren stellen eine sehr verbreitete Art der Solartechnik dar. Das Funktionsprinzip der Sonnenkollektoren ist denkbar einfach: Das auf eine möglichst große Fläche einfallende Sonnenlicht wird „eingesammelt“, daher der Name dieser Technologie. Dieses Einsammeln kann dadurch geschehen, dass großflächig Rohre verlegt werden, die von einer Flüssigkeit oder einem Gas durchströmt werden und durch das Sonnenlicht aufgeheizt werden.

Alternativ dazu kann durch Anordnungen von Spiegeln das Sonnenlicht auf eine kleine Fläche fokussiert werden, die dabei sehr stark erhitzt wird. Auf welche Weise die so erzeugte Wärme schließlich genutzt wird, hängt von der konkreten Ausführung ab. Das Potenzial dieser Technik ist gewaltig, wie an dem gegenwärtig diskutierten Solartechnik Großprojekt deutlich wird, das europäische Konzerne in Afrika planen. Sonnenkollektoren der Gesamtfläche von 300 mal 300 Kilometer könnten rein rechnerisch den gesamten Energiebedarf der Menschheit decken.

Wasserstofftechnologie

Eine sehr interessante Variante der Solartechnik stellt die Wasserstofftechnologie dar, bei der Solarenergie in Wasserstoffatomen gespeichert wird. Dabei wird eine andere Eigenschaft des Sonnenlichts ausgenutzt: Sonnenlicht spaltet die aus 2 Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom bestehenden Wassermoleküle in Wasserstoff und Sauerstoff auf.

Der Wasserstoff wird anschließend dorthin transportiert, wo Energie erzeugt werden soll, z.B. in ein Kraftwerk. Dort lässt man ihn wieder chemisch mit Sauerstoff reagieren, wodurch wieder Wasser entsteht. Diese Reaktion ist „exotherm“, d.h. es wird Wärme freigesetzt. Damit wird die Energie wieder freigesetzt, mit der das Sonnenlicht die Wassermoleküle ursprünglich aufgespalten hat. Diese von der Sonne bei der Aufspaltung des Wassers aufgewandte Solarenergie wurde also mit dem Wasserstoff transportiert. Auch hier ist geplant, große Flächen in Afrika zu nutzen und den dort erzeugten Wasserstoff nach Europa zu transportieren.