Positive Auswirkungen von Sonnenenergie

Die Sonnenstrahlung ist für das Leben auf der Erde von grundlegender Bedeutung und liefert die unablässige Energieversorgung, die fast jedes Ökosystem auf dem Planeten antreibt. Energie aus der Sonne macht nicht nur unsere Existenz möglich, sondern erregt seit Jahrzehnten als saubere, erneuerbare Alternative zu fossilen Brennstoffen Aufmerksamkeit. Obwohl sie derzeit nur einen Bruchteil der weltweiten Energie liefert, ist die Solarindustrie ein schnell wachsender Bestandteil des Sektors erneuerbarer Energien. Während die Debatte über Kosten, Praktikabilität und Leistung von Solaranlagen im Industriemaßstab sicherlich weitergeht, bietet die Technologie als nachhaltige Energiequelle viel versprechend.

Die Sonne produziert Energie durch Kernfusion in ihrem Kern; diese Energie wird vom Stern in Form von Neutrinos und elektromagnetischer oder Sonnenstrahlung freigesetzt. Nach einer etwa 8-minütigen Reise durch 150 Millionen Kilometer (93.000.000 Meilen) im Weltraum erreicht etwa ein halbes Billionstel der von der Sonne erzeugten Sonnenstrahlung die Erde. Die Atmosphäre reflektiert etwa 29 Prozent dieser einfallenden Energie und absorbiert etwa 23 Prozent. Etwa 48 Prozent erreichen die Erdoberfläche. Photosynthetische Organismen wie grüne Pflanzen nutzen diese Energie, um aus Kohlenstoff und Wasser Kohlenhydrate herzustellen. Dieser Prozess übersetzt die Sonnenstrahlung in eine für andere Lebewesen nutzbare Form.

Moderne Solartechnik wird in passive und aktive Kategorien unterteilt. Passive Solarenergie nutzt die Wärme oder das Licht der Sonne direkt, wie in einem Gebäude, das für natürliches Licht ausgelegt ist. Aktive Solartechnik umfasst Photovoltaik und Solarthermie. Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom aus Sonnenlicht mit einem Halbleiter, einem Material, das eine elektrische Ladung erzeugt, wenn Sonnenphotonen seine Elektronen anregen. Solarthermische Energiesysteme konzentrieren und kanalisieren Sonnenwärme, entweder für Heizzwecke in einem Haus oder um dampfbetriebene elektrische Generatoren im industriellen Maßstab zu betreiben. Auf einer breiteren Ebene ist die Strahlung der Sonne auch der ultimative Antrieb für viele andere Energiequellen. Die Überreste von Organismen, die durch Sonnenlicht angetrieben werden, bestehen beispielsweise aus Kohle und Kohlenwasserstoffen, und die differenzielle Sonnenerwärmung des Planeten trägt dazu bei, die Luft anzukurbeln und Wasserströmungen durch Wind- und Wellenenergie angezapft.

Durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe gelangen Treibhausgase wie Kohlendioxid und Methan in die Atmosphäre. Diese Gase werden so genannt, weil sie ausgehende langwellige Strahlung vom Planeten absorbieren und man glaubt, dass sie die globalen Temperaturen erhöhen – ein Prozess, der der Funktion eines Treibhauses ähnlich ist. Bei der Nutzung von Solarenergie werden keine Treibhausgase emittiert, allerdings können Emissionen aus der Produktion und Installation von Solartechnik resultieren. Eine 2014 von der Internationalen Energieagentur veröffentlichte Bewertung deutete darauf hin, dass Photovoltaik- und Wärmeenergiesysteme bis 2050 möglicherweise die größte weltweite Stromquelle darstellen könnten. Dieses Szenario, schätzte die Agentur, könnte bis zu diesem Jahr mehr als 6 Milliarden Tonnen jährliche Kohlendioxidemissionen verhindern.

Im Vergleich zu den fossilen Brennstoffreserven, die auf der menschlichen Zeitskala endlich sind, ist die Sonnenstrahlung eine erneuerbare Ressource von außergewöhnlichem Ausmaß. Wie die IEA in einem Bericht aus dem Jahr 2011 feststellt, ist „Solarenergie die größte Energieressource der Erde – und unerschöpflich“. Die Menge an Sonnenenergie die die Erde in einem Jahr erhält, übersteigt die Energie, die in der Geschichte von Öl, Erdgas, Kohle und Kernkraft gewonnen wurde Menschheit. Die Menge, die der Planet in einer Stunde aufnimmt, ist größer als der gesamte jährliche Energieverbrauch der Welt. Da Solaranlagen so breit gestreut werden können und aus vielen einzelnen Geräten bestehen, sind sie besser gegen Störungen geschützt Ereignisse wie Stürme, die große Bevölkerungsgruppen mit Strom versorgen können, indem nur ein Generator oder eine Transformatorstation in einer zentralisierten Elektrizitätsversorgung beschädigt wird Gitter. Und weil viele Solartechnologien weniger Wasser verbrauchen als fossile oder nukleare Kraftwerke, können sie auch bei Dürre widerstandsfähiger sein.

Solarenergie ist hochmodular – zusammengesetzt aus vielen einzelnen Installationen, die miteinander verbunden werden können – und kann in vielen Größenordnungen implementiert, von der dezentralen Erzeugung über Solarkollektoren auf dem Dach bis hin zu einem Wärmekraftwerk im Versorgungsmaßstab. Ab 2014 ist ein großes Kraftwerk in Kalifornien, das Ivanpah Solar Electric Generating System, das größte konzentrierende Kraftwerk der Welt. Es hat eine Spitzenkapazität – nicht zu verwechseln mit den tatsächlichen Erzeugungszahlen – von 393 Megawatt oder genug Strom, um 94.400 durchschnittliche Haushalte in den Vereinigten Staaten zu versorgen. Einmal installiert, ist Solartechnik zudem tendenziell wartungsarm. Stark lokalisierte Solaranlagen können hingegen in ländlichen oder Entwicklungsgebieten gut funktionieren, in denen Netzenergie nicht verfügbar, unzuverlässig oder sehr teuer ist.

Aktive Solartechnologie wie die Generatoren von Ivanpah erfordern normalerweise eine erhebliche Anfangsinvestition, aber die Betriebskosten sind niedrig und der Brennstoff – Licht und Wärme von der Sonne – ist kostenlos. Durch technologische Verbesserungen, expandierende Märkte sowie staatliche Subventionen und Anreize sind die Kosten für Solartechnologie in den letzten Jahren gesunken. Im Jahr 2014 stellte das US-Energieministerium fest, dass die Kosten für Photovoltaikmodule in den letzten drei Jahren um 50 Prozent gefallen waren. Verglichen mit den für fossile Brennstoffe typischen volatilen Preisschwankungen – aufgrund politischer Spannungen, Unruhen und anderen regionale Faktoren – Solar bietet das Potenzial für stabilere Energiekosten, von denen sowohl Verbraucher als auch Versorger profitieren. Darüber hinaus sind Haushalte oder Unternehmen an abgelegenen Orten mit hohen Kosten für die Energiegewinnung aus Ein zentralisiertes Netzwerk kann möglicherweise Geld sparen, indem es mit kleinen Solaranlagen vom Netz geht Installationen.

Erneuerbare Energien gelten im Allgemeinen als arbeitsintensiver als der Sektor der fossilen Brennstoffe und können daher mehr Arbeitsplätze pro erzeugter Energieeinheit schaffen. Laut der National Solar Jobs Census 2013 der Solar Foundation arbeiteten im Jahr 2013 mehr als 142.000 Menschen in der US-amerikanischen Solarindustrie – ein Anstieg von etwa 20 Prozent gegenüber 2011. Eine Analyse der Union of Concerned Scientists aus dem Jahr 2009 ergab, dass die Vereinigten Staaten mindestens 25 Prozent ihres Stroms aus erneuerbaren Quellen erzeugen würden Bis 2025 könnten die Anstrengungen zu mehr als dreimal so vielen neuen Arbeitsplätzen führen, wie sie allein durch die alleinige Nutzung fossiler Brennstoffe entstehen würden Produktion.

Neben der Emission von Treibhausgasen kann die Verbrennung fossiler Brennstoffe Luft und Wasser verschmutzen und die menschliche Gesundheit auf lokaler und regionaler Ebene beeinträchtigen. Die Union of Concerned Scientists schätzt die wirtschaftlichen Auswirkungen solcher Gesundheitsprobleme in den Vereinigten Staaten auf 361,7 bis 886,5 Milliarden US-Dollar. Sonnenenergie hingegen ist umweltfreundlich. Die Technologie kann auch die mit der Energieerzeugung verbundene Lärmbelästigung reduzieren; Photovoltaik-Solaranlagen sind im Wesentlichen geräuschlos. Sie gelten als sicher für den menschlichen Betrieb und es ist unwahrscheinlich, dass sie gefährliche Mengen an Strahlung produzieren. Solarenergie kann auch zur Aufbereitung oder Reinigung von Trinkwasser eingesetzt werden, was in den Entwicklungsländern von großem Nutzen für die öffentliche Gesundheit ist.

Im Vergleich zu anderen potentiellen Energiequellen ist Sonnenlicht eine universell verfügbare Ressource, die natürlich in Menge und Intensität geografisch und saisonal variiert. Die Nutzung einer solchen potenziell produktiven heimischen Energieversorgung kann die Abhängigkeit eines Landes von ausländischen Energiequellen verringern. Ebenso wie ein dezentrales Energiesystem besser vor Naturkatastrophen geschützt ist, ist es auch weniger anfällig für Terroranschläge als ein zentralisiertes Stromnetz.