Die Sonne — Energiequelle für morgen?

BIST du schon einmal an einem heißen Sommertag in ein Auto gestiegen, das lange in der Sonne gestanden hatte? Die Hitze im Auto kann fast unerträglich sein! Kein Zweifel, die Sonne ist bestimmt eine gewaltige potentielle Energiequelle.

Stell dir nur vor, die Sonnenenergie könnte genutzt werden, um unsere Wohnungen zu heizen, unsere elektrischen Geräte zu betreiben, unsere Städte mit Licht zu versorgen, unsere Fahrzeuge anzutreiben und unseren sonstigen Energiebedarf zu decken. Tatsächlich fängt die Erde so viel Sonnenenergie auf, daß der Mensch, könnte er den die Erde treffenden Energiefluß nur fünfzehn Minuten lang, nutzbar machen, den Energiebedarf der Welt für ein ganzes Jahr decken könnte!

Es gibt jedoch auch Skeptiker. Sie glauben, das Sonnenlicht sei zu stark gestreut, um als praktische Energiequelle zu dienen. Aber J. T. Kane, Herausgeber der Zeitschrift Professional Engineer, schrieb: „Etwa sechs- bis zehnmal soviel Energie, wie zur Beheizung eines Durchschnittsgebäudes in den USA erforderlich ist, scheint jedes Jahr von der Sonne auf das Gebäude herab.“

Wäre es denn wirklich praktisch, die Sonnenenergie nutzbar zu machen? Könnte dieser phantastische Energiefluß heute zur Beheizung von Häusern nutzbar gemacht werden?

Eine praktische Energiequelle?

Man mag überrascht sein, wenn man erfährt, was schon alles unternommen worden ist, um die Sonnenenergie nutzbar zu machen. Der hervorragende Geologe Dr. M. King Hubbert erklärte: „Sonnenenergie ist nicht nur eine Theorie. Wir reden von etwas, was bereits existiert, von Dingen, die wir bereits tun können.“

Was sind einige dieser Dinge? Kann die Sonnenenergie zum Beispiel nutzbar gemacht werden, um ein Haus mit Strom zu versorgen? In einem Brief an den Herausgeber der New York Times erklärte der US-Senator James Abourezk: „Die Technologie zur Umwandlung von Sonnenenergie in nennenswerte Mengen Elektrizität ist vorhanden.“ Der Senator forderte daher: „Das Hauptaugenmerk sollte auf die Umwandlung von Sonnenenergie in nutzbare elektrische Energie gerichtet werden.“

Bis jetzt gibt es aber noch keine wirtschaftliche Methode, dies zu tun. Es besteht zwar kein Zweifel darüber, daß die Sonne nutzbar gemacht werden könnte, um den gesamten Strombedarf eines Hauses zu decken. Raumschiffe betreiben ihre elektrischen Geräte mit Sonnenenergie. Doch die Erzeugung von Strom aus Sonnenlicht ist noch zu teuer, als daß sie rentabel wäre.

Die meisten Experten sind der Ansicht, man solle die Sonnenenergie zunächst dazu verwenden, um Wasser zu erhitzen und um Gebäude zu heizen oder zu kühlen, und nicht, um elektrischen Strom zu produzieren. Einige Sonnenexperten sagen, für viele Hausbesitzer lohne es sich schon jetzt, dies zu tun. Der Gedanke ist, daß die Sonnenwärme aufgefangen, gespeichert und zum Beheizen des Hauses oder zum Betreiben einer Klimaanlage verwendet wird.

D. Elliot Wilbur, Marketing- und Geschäftsdirektor der Firma Arthur D. Little, die in der Solarforschung tätig ist, berichtete: „Alle Einzelteile, die zur Installierung einer Solarheizung in Gebäuden notwendig sind, sind schon jetzt auf dem Markt erhältlich. Jetzt braucht man nur noch eine Firma, die bereit ist, das Ganze zusammenzusetzen und der Öffentlichkeit anzubieten.“

Werden Firmen bald damit beginnen? Peter E. Glaser, ein Vizepräsident der Firma Little, ist optimistisch. „In drei bis fünf Jahren“, behauptet er, „sollte es möglich sein, eine Solarheizung aus einem Sears-Katalog zu bestellen.“

Ist dieser Optimismus begründet? Ist eine große Solarheizungsindustrie im Entstehen?

Erhöhtes Interesse — Warum?

Ohne Zweifel besteht heute ein erhöhtes Interesse an Sonnenenergie. Im Mai vergangenen Jahres besuchten Tausende von Personen ein Seminar für Sonnenenergie, das von der Solar Energy Industries Association in Washington (D. C.) organisiert worden war. Und als das Informationszentrum für Umweltfragen in Winter Park (Florida) eine kostenlose Broschüre mit dem Titel „Wie man eine Solarwasserheizung baut“ ankündigte, war die erste Auflage von 5 000 Exemplaren schon nach zehn Tagen vergriffen.

Zeitungen und Zeitschriften enthalten eine Fülle von Berichten darüber, daß zur Beheizung von Schwimmbecken, Wohnhäusern, Schulen und anderen Gebäuden Sonnenenergie verwandt wird. Hier nur einige Beispiele:

◆ Eine Entwicklungsfirma in Colorado installiert ein Solarheizungssystem in einem neuen Komplex von Eigentumswohnungen.

◆ Die Stadt Santa Clara (Kalifornien) plant, ein neues Gemeindezentrum mit Sonnenenergie zu heizen und zu klimatisieren.

◆ In einer Schule in Atlanta (Georgia) wird eine Solarheizung installiert; Schulen in Washington (D. C.), Baltimore und Boston werden bereits mit Sonnenenergie geheizt.

◆ Rancher im Westen der USA versuchen, ihr Getreide mit Hilfe von Sonnenwärmekollektoren zu trocknen statt mit Propangas.

◆ Eine Firma rüstete ein Einfamilienhaus in der Nähe von Aachen mit Sonnenkollektoren aus.

Wie kam es zu diesem plötzlichen Interesse an der Sonnenenergie? Hauptsächlich deshalb, weil man erkannt hat, daß eine Änderung in dem gegenwärtigen System der Stromerzeugung unvermeidlich ist. Sie muß kommen. Warum? Weil unsere Hauptenergiequellen — Erdöl, Erdgas und Kohle — eines Tages erschöpft sein werden, und zwar bald, wie einige Experten behaupten. Die Ölpreise sind bereits beträchtlich gestiegen. Außerdem wird die Umwelt durch fossile Brennstoffe allmählich in unerträglichem Ausmaß verschmutzt.

Aussichten für Sonnenenergie bessern sich

Für die Verwendung der Sonnenenergie spricht vieles. Sie ist in Fülle vorhanden und für alle erhältlich. Sie verschmutzt nicht die Umwelt, und sie kostet nichts. Die einzigen Kosten entstehen bei der Nutzung der Sonnenenergie. Es wird behauptet, daß solare Heizungssysteme wirtschaftlicher wären als konventionelle Heizungssysteme, wenn sie in Massenproduktion gefertigt würden.

Viele Wissenschaftler, die die Vorteile der Sonnenenergie kennen, fordern dazu auf, sie in großem Umfang zu nutzen. Dr. Harold I. Zeliger, ein Chemiker in New York, sagte sogar vor kurzem anläßlich einer internationalen Umweltkonferenz: „Es scheint offensichtlich zu sein, daß die einzige langfristige Lösung für das weltweite Problem der energiebedingten Verschmutzung die Verwendung von Sonnenenergie ist.“

Diese Energiequelle gewinnt auch an politischer Glaubwürdigkeit. Viele Jahre lang gab die US-Regierung nur etwa 100 000 $ jährlich für Sonnenenergieprojekte aus. Aber im Jahre 1973 waren es plötzlich 4 Millionen, im Jahre 1975 schätzungsweise 25 Millionen, und für das Jahr 1976 sagte ein Kongreßabgeordneter die Bereitstellung von über 100 Millionen Dollar für die Erforschung und Entwicklung der Sonnenenergie voraus.

In einigen Ländern wird die Sonnenenergie bereits genutzt, um einen großen Teil des Heißwasserbedarfs zu decken. In Japan zum Beispiel wurden im Jahre 1974 etwa 160 000 solare Heißwassergeräte verkauft. In Israel soll es etwa 150 000 solche Anlagen geben. Das heißt, daß fast jede fünfte Familie mit sonnengewärmtem Wasser versorgt wird. Und in Australien haben schätzungsweise 10 000 Häuser mit Sonnenenergie betriebene Heißwassergeräte.

Der Sonnenschein könnte auch bald in den Vereinigten Staaten eine bedeutende Energiequelle werden. Für einen durchschnittlichen amerikanischen Hausbesitzer machen die Kosten für Heißwasser, für Heizung und Kühlung über 80 Prozent der Energierechnung aus. Und über ein Viertel aller Energie, die in diesem Land verbraucht wird, wird für diese drei Verwendungszwecke verbraucht. Wenn der Sonnenschein daher nur für diese Verwendungszwecke nutzbar gemacht würde, könnten täglich viele Millionen Barrel Öl gespart werden.

Eine Studie im letzten Jahr zeigte, daß in den USA fast 200 sonnengeheizte Häuser fertiggestellt, im Bau befindlich oder geplant waren. Um diese Häuser auszurüsten, ist ein neuer Zweig der Metallwarenindustrie entstanden; tatsächlich gibt es Dutzende von Firmen, die Solarheizungen herstellen. Doch wie funktioniert eine solche moderne Solarheizung?

Wie die Sonnenenergie nutzbar gemacht wird

Da diese Industrie noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es erst wenig Standardisierung. Aber im wesentlichen besteht eine solche Heizung aus einem Sonnenkollektor, einem Vorratstank zur Wärmespeicherung und einem Verteilersystem.

Der Kollektor wird gewöhnlich auf dem Dach angebracht, und zwar in einem solchen Winkel, daß er die größtmögliche Menge Sonnenlicht auffängt. Der Kollektor arbeitet nach dem Treibhausprinzip. Schwarze Absorberplatten werden mit Glas oder Kunststoff bedeckt. Diese Platten können aus Aluminiumblechen bestehen, die mit einem besonderen wärmeschluckenden schwarzen Überzug versehen werden. Durch die schwarzen Platten wird eine Flüssigkeit, gewöhnlich Wasser, geleitet. Bei einem System sind die Platten geriffelt, und durch die Riefen sind Röhren hindurchgeführt.

Das Sonnenlicht durchdringt das Glas oder den Kunststoff, und die schwarzen Platten absorbieren die eingefangene Wärme. Das Wasser, das durch die Röhren in den Platten fließt, kann auf 90 °C und mehr erhitzt werden. Dieses heiße Wasser fließt dann in den Vorratstank, der gewöhnlich im Keller steht. Bei einem einfachen Heißwassersystem wird der Tank jedoch oft zusammen mit den Kollektoren auf dem Dach montiert. Ein 500-Liter-Tank kann eine vierköpfige Familie mit Heißwasser versorgen.

Doch zur Heizung und Kühlung benötigt ein durchschnittlich großes amerikanisches Haus einen Vorratstank, der mehrere tausend Liter faßt. Ein System heizt das Haus wie folgt: Das heiße Wasser wird aus dem Tank in eine Röhre gepumpt, die mit Heizschlangen ausgekleidet ist. Durch die Heizschlangen wird dann Luft geblasen und dabei erhitzt. Diese aufgeheizte Luft heizt dann das ganze Haus.

Um das Haus zu kühlen, wird das heiße Wasser durch eine Klimaanlage geleitet, die statt eines Gasbrenners heißes Wasser als Wärmequelle verwendet. Es spricht viel für eine solare Klimaanlage, denn wenn die Sonne heißer scheint und die Klimaanlage mehr benötigt wird, steht auch mehr Energie zur Verfügung, um die Klimaanlage zu betreiben.

Doch kann eine gute Solarheizung schon jetzt in Massenproduktion hergestellt werden? Viele Wissenschaftler sind davon überzeugt. Zwei Professoren der Universität von Syracuse (New York) schrieben: „Die Technologie ist heute weit genug entwickelt, daß man beginnen kann, sie in großem Umfang anzuwenden. Einige Forscher, Ingenieure und Architekten, darunter Mitglieder des Energieforschungsrates der Universität von Syrycuse, glauben, daß es derzeit möglich ist, Häuser zu bauen — sogar in unseren Breiten —, die zur Heizung ausschließlich Sonnenenergie verwenden.“

Wie bereits erwähnt, sind einige Experten der Ansicht, daß in drei bis fünf Jahren ein solches Solarheizungssystem auf dem Markt sein wird. Doch Professor Roland Winston, der an der Universität von Chicago arbeitet und ebenfalls seit Jahren in der Sonnenforschung tätig ist, warnt: „Von der Handvoll sonnengeheizter Häuser ist es noch ein weiter Weg, bis man eine Solarheizung bei Sears kaufen kann.“

Es wird interessant sein, die Entwicklungen zu verfolgen. Doch wie steht es mit den Aussichten, aus Sonnenenergie Strom zu gewinnen?

Strom aus Sonnenenergie

Es gibt zwei häufig diskutierte Methoden, aus Sonnenenergie Strom zu gewinnen. Die erste Methode ist, daß Sonnenlicht zur Erhitzung einer Flüssigkeit verwandt wird, die Dampf erzeugt, der wiederum eine Turbine antreibt. Man schätzt, daß ein Dampfkraftwerk, das sich einer 13 bis 18 km² großen Kollektorfläche bedient, so viel Energie erzeugen könnte wie die größten Atomkraftwerke. Einige haben bereits gefordert, daß ein solches solares Elektrizitätswerk gebaut wird.

„Es scheint möglich zu sein“, erklärt Dr. R. C. Jordan, Leiter der Ingenieurschule an der Universität von Minnesota, „daß wir, wenn wir die heutigen Materialien und Verfahren verwenden, 20 % der an einem gegebenen Punkt auf die Erde fallenden Sonnenenergie in Wärmeenergie und dann in nutzbare elektrische Energie umwandeln können. Demnach hätten wir so viel Energie, daß wir den Bedarf der Nation viele Jahre lang decken könnten, und das zu Kosten, die wir uns leisten können, indem wir von ungenutzten Gegenden unseres Landes — zum Beispiel von Wüsten — Gebrauch machen, und das, ohne Verschmutzung zu verursachen.“

Einige halten diese Art der Energieerzeugung aber für die falsche Methode. Dr. Erich A. Farber, Direktor des größten Instituts zur Erforschung der Sonnenenergie, sagt: „Keiner baut ein großes Kraftwerk in Arizona und schickt den Strom nach Florida. Die Sonnenenergie fällt auf Ihr Dach, Ihren Hof, auf die Wände Ihres Hauses. Sie läßt sich dort, wo Sie sind, wirtschaftlich verwenden. Man braucht keine großen Sonnenenergie-Kraftwerke.

Es stimmt, das Sonnenlicht kann in jedem Haus in Strom umgewandelt werden. Dies ist mit Hilfe von Solarzellen möglich. Das sind dünne, waffelähnliche Siliziumscheibchen, die elektrischen Strom erzeugen, wenn Sonnenlicht auf ihre Oberfläche auftrifft. Solche photoelektrischen Zellen versorgen Satelliten mit Strom. Und wenn auf dem Dach eines Hauses 90 Quadratmeter mit diesen langlebigen Zellen bedeckt würden, könnte das ganze Haus mit Strom versorgt werden. Für diesen Zweck sind Solarzellen allerdings noch viel zu teuer. Das muß aber nicht immer so sein, wie US-Senator James Abourezk behauptet.

„Es gibt“, sagte er, „zahlreiche Laboratorien im ganzen Land, in denen gegenwärtig photoelektrische Zellen hergestellt werden, die, würden sie in Massenproduktion gefertigt werden, (nach Meinung von Solarzellentechnikern) mit anderen Formen der Stromerzeugung konkurrieren könnten.“ Und die Umwandlung von Sonnenenergie in Strom wird weit größere Auswirkungen auf viel mehr Menschen haben als der Versuch, in jedem Haus in den Vereinigten Staaten solare Heizungen und Kühlgeräte zu installieren.“

Hat die Sonnenenergie Zukunft?

In der Sonne haben wir wirklich eine reiche, umweltfreundliche Energiequelle, die genutzt werden kann, um den menschlichen Bedürfnissen zu dienen. Wie wird dies geschehen? Und wann? Das sind gute Fragen.

Zugegeben, es gibt Hindernisse. In der Zeitschrift Machine Design hieß es diesbezüglich: „Daß die Sonnenenergie größtenteils ignoriert wurde, ist wahrscheinlich auf die Wirtschaft, auf erworbene Rechte und auf die Bürokratie der Regierungen zurückzuführen, die alle auf fossile Brennstoffe eingestellt sind.“

Werden diese Hindernisse überwunden werden? Wird man sich wirklich dazu entschließen, diese umweltfreundliche Energiequelle zu entwickeln und auf diese Weise die schnell schwindenden Reserven an Öl, Erdgas und Kohle zu schonen? Es wird interessant sein, die weiteren Entwicklungen zu verfolgen.