Sonnenenergie

Die Sonnenenergie ist der auf die Erde eintreffende Anteil der Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung (Strahlungsenergie), die von der Sonne durch Kernfusion emittiert wird. Die zugestrahlte Sonnenenergie ist über längere Zeiträume praktisch konstant. Die Strahlungsleistung beträgt an der Grenze der Atmosphäre etwa 1,367 kW/m²; dieser Wert wird auch als Solarkonstante bezeichnet. Ein großer Teil der eingestrahlten Energie wird jedoch von der Atmosphäre absorbiert und reflektiert. Die Größe dieses Verlustes hängt vom Zustand der Atmosphäre ab. Dabei spielen die Luftfeuchtigkeit, die Bewölkung und die Länge des Weges, den die Strahlen durch die Atmosphäre nehmen müssen, eine Rolle. Auftreffende Strahlung beträgt in der Atmosphäre noch ungefähr 1 kW/m². Dies gilt aber nur für die senkrecht auftreffende Strahlung. Schräg zur Sonne aufgestellte Flächen bekommen weniger Energie.

Die auf der Erde wohl am weitesten verbreitete Nutzung der Sonnenenergie ist die Photosynthese bei den Pflanzen. Über diesen Umweg leben unter anderem die meisten Wirbeltiere indirekt von Sonnenergie.

Die Sonnenenergie zählt zu den regenerativen Energien, ihre Nutzung wird deshalb von der deutschen Bundesregierung gefördert.

Sonnenenergie und Solarenergie sind synonyme (gleichbedeutende) Begriffe.

Die Sonnenenergie kann mit Hilfe der Photovoltaik in elektrische Energie umgewandelt werden (Solarstrom).
Die verbreitetste Nutzungsmöglichkeit der Sonnenenergie ist die Wandlung in Wärme durch so genannte Sonnenkollektoren (Solarthermie).
Manchmal wird die so gewonnene Wärme in Sonnenwärmekraftwerken zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet.
Eine einfache Anwendung der Sonnenenergie findet sich im Solarofen. Zur technischen Nutzung der Sonnenenergie siehe auch Solartechnik.

Im 19. Jahrhundert nahm man an, die Sonne bestünde aus Kohle und würde diese verbrennen; allerdings könnte die Sonne unter dieser Annahme nur für etwa 6000 Jahre leuchten.

In weniger als 30 Minuten strahlt die Sonne mehr Energie auf die Erde, als die Menschheit in einem ganzen Jahr verbraucht. Im Jahr 2000 lag dieser jährliche Energieverbrauch bei etwa 1,4 · 10¹⁴ kWh. Um diese Energiemenge zu erzeugen, muss über eine Zeit von einem Jahr eine Leistung von 2,2 · 10¹⁰ kW erbracht werden (Energie = Leistung * Zeit), dazu wären rund 17.000 Atomkraftwerke erforderlich. Die Einstrahlungsleistung der Sonne beträgt im Durchschnitt auf der Erde etwa 1.000 Watt pro m², das ist eine Gesamtleistung von 5,1 · 10¹⁴ kW für die gesamte Erdoberfläche.

Allerdings unterscheiden sich an verschiedenen Orten die Zusammensetzung des Sonnenspektrums, die Sonnenscheindauer und der Winkel, unter dem die Sonnenstrahlen auf die Erdoberfläche fallen. Deshalb unterscheidet sich auch die eingestrahlte Energie. Sie beträgt zum Beispiel 1.000 kWh pro m² und Jahr in Mitteleuropa und oder 2.350 kWh pro m² und Jahr in der Sahara.

Trotzdem wird auch Deutschland noch mit etwa dem 200fachen seines Primärenergieverbrauchs bestrahlt. Theoretisch wäre es machbar, bei einem Wirkungsgrad der Umwandlung von 10% auf einer Fläche von 700 x 700 km in der Sahara den Weltenergiebedarf komplett zu decken (Stand von 2003).

Sonnenenergie bietet als Energiequelle einige wichtige Vorteile:
* Unabhängigkeit von fossilen und atomaren Energieträgern, deren Nachschub begrenzt ist
* Strom- und Wärmeerzeugung ohne schädliche Auswirkungen auf Klima und Umwelt
* Bei dezentraler Auslegung fallen Energieverluste beim Transport weg und die Abhängigkeit von einzelnen großen Versorgern nimmt ab

Die Sonneneinstrahlung, die Luftmassen im Tageszyklus erwärmt, erzeugt damit auch die Windenergie. Da die Sonne auch Hauptauslöser der Verdunstung und damit des Wasserzyklus ist verdanken wir ihr auch die Energie der Wasserkraft.

Eine komplexes Zusammenspiel zwischen der Bewegung der Celestialen Objecte und der Temperaturunterschiede erzeugt auch die Meeresströmungen und zusammen mit dem Wind die Wellen, zwei weitere ausgezeichnete Erneuerbare Energiequellen.