Thorsten Reinicke Büro

Solar 2 - Sonnenleistung und Flaechenbedarf

Newsgroup: de.sci.architektur
Subject: Re: Sinnvolle Umweltschutzmaßnahmen
Date: Fri, 14 Jan 2000

Vorredner:
> Vom Flächenverbrauch ganz zu schweigen,

Thorsten Reinicke:
Niemand weiß da scheinbar was Genaues. Auch hier scheint es schwierig zu sein, näheres in Erfahrung zu bringen. Für den Flächenverbrauch dürfte jedoch unser Energiebedarf und die Leistungsfähigkeit der Solarzellen entscheidend sein.

Ich fand noch eine weitere Notiz: "Soviel Energie, wie bei der Verbrennung von 500.000 Milliarden Barrel Öl entsteht, schickt die Sonne jährlich auf die Erde - das 15.000fache dessen, was wir heute verbrauchen." Aus: "So wird Sonnenenergie gewonnen" , Artikel von Alexandra zu Knyphausen im Hamburger Abendblatt vom 2. Nov 1996

Aus anderen Quellen habe ich Werte von des 10.000-fachen. Ich gehe davon aus, dass hier Fachleute am Werke waren, die halbwegs genau - soweit es halt möglich ist - gerechnet haben.

Geht man probehalber mal vom 10.000-fachen und einem eher geringen Wirkungsgrad der Solarzellen von nur 10 Prozent aus, dann kommt man nach einer Reihe einfacher Berechnungen (kann ich bei Bedarf posten) darauf, dass wir weltweit eine Fläche von rund 500.000 qkm Solarzellen benötigten, um unseren gesamten globalen Energiebedarf ohne der Notwendigkeit von Energiespeichern zu decken. Bei der Berechnung ist berücksichtigt, dass sich jeweils nur ein Teil der Solarzellen auf der Tagseite der Erde befände. Ich habe hier 1/4 angenommen.

500.000 qkm entsprechen ca. 0,1 Prozent der Gesamtoberfläche (510 Mill.qkm), bzw. ca. 0,35 Prozent der Landfläche (149 Mill.qkm) unseres Planeten. Vor einigen Jahren hatte ich mal eine ähnliche Berechnung versucht, und bin da auf ca. 1 bis 1,5 Prozent der Landfläche gekommen.

Ich weiß nicht. Wieviel Prozent der Erdoberfläche haben wir inzwischen mit Häusern und Straßen zugebaut?

Ich tippe darauf, dass sich der Trend, überall vergleichsweise kleine Windkraftanlagen, Solaranlagen etc. zu bauen, fortsetzen und verstärken wird. Nach und nach könnten diese vielen kleinen dezentralen Anlagen die zentralen Kraftwerke ersetzen und ähnlich dem Internet zu einem globalen Energie-Netz zusammenwachsen. In der Summe kämen wir dann irgendwann auf die benötigte Fläche, bzw. Energiemenge, die dann auch ausreichen würde, um energieintensive Industrien zu versorgen.

Naja, das ist alles noch Science Fiction. Ebenso sind die politisch-kulturellen Unterschiede nicht ganz unerheblich. Allerdings entwickelt(e) sich das Internet auch ausgesprochen rasant. Vor 10 Jahren hat da noch niemand dran gedacht.

Für die Architektur könnten solche Entwicklungen zur Folge haben, dass es nicht reicht lediglich Passiv-Häuser zu bauen. "Aktiv-Häuser" wäre wohl der passendere Begriff. Also Häuser und Bauten, die ihren Beitrag zur Energieversorgung leisten.

Einen anderen Gedanken möchte ich noch erwähnen:
Die Durchschnittstemperatur der Erde beträgt ca. +15°C, die Temperatur des umgebenden Universums ca. -270°C. Wir leben also quasi auf einem Punkt von relativ hoher Energiedichte. Dieses Energieniveau wird durch permannente Eintrahlung von Sonnenenergie aufrecht erhalten. Die Erde wiederum strahlt ebenso permannent Energie wieder ins Universum zurück.

Diese +15°C haben wir auch deswegen, weil es so oder so einen natürlichen Treibhaushauseffekt (Atmosphäre) gibt. Wie im Großen, so läßt sich dieser Treibhauseffekt auch im Kleinen, z.B. bei Autos, beobachten. In den Gewächshäusern der Landwirtschaft wird dieser Effekt intensiv genutzt.

Zur Architektur:
Eine erhöhte Wärmedämmung, Sonnenschutz, metallbedampfte Scheiben u.a., lassen diesen Effekt außen vor. Niedrigenergie- oder Passivhäuser sind von der Umwelt mehr oder weniger isoliert. Dafür sparen sie bei fehlender Sonneneinstrahlung oder des Nachts Energie. Wie man anders damit umgehen könnte, bin ich derzeit am überlegen. Wenn jemand entsprechende Links nennen könnte, würde es mich freuen.

Noch etwas zu den Relationen:

Die einstrahlende Sonnenleistung läßt sich mittels Solarkonstante und projezierter Erdscheibe errechnen (kann ich bei Bedarf posten). Es ergibt sich eine Jahres-Leistung von ca. 1,5 Trillionen kWh.

Die Menschheit benötigt tatsächlich nur einen Bruchteil davon. Wer sich im Unklaren ist, was eine Trillion ist (ich war mir darüber im Unklaren), hier die Folge:
Tausend - Million - Milliarde - Billion - Billiarde - Trillion

Wenn von 6 Milliarden Menschen jeder Mensch angenommen 100.000 kWh pro Jahr verbrauchen würde, dann entspräche das gerundet ca. 0,05 Prozent der einstrahlende Sonnenenergie. Das ließ mich die Aussage machen, wir hätten saubere Energie im überfluß zur Verfügung.

Diese 0,05 Prozent gehen übrigens auch mit der obigen Aussage der 15.000-fachen Einstrahlung konform. 100 Prozent / 15.000 ergibt ca. 0,0666 Prozent.

> Solare Heilsversprechungen a la "einfach aufsammeln und umformen" sind IMHO kontraproduktiv, da sie die technische Nutzung *regenerativer* Energien ... diskreditieren.

Woher willst Du Silizium denn ganz hervorkramen? Silizium (25% Anteil) ist nach Sauerstoff (50% Anteil) das zweithäufigste Element der Erdrinde (incl. Atmosphäre). Das liegt nun wirklich überall herum. Und was das Umformen angeht: Was bei Floatglas, Bildröhren, Chips u.a. massenhaft gelingt, soll ausgerechnet bei Photovoltaik-Zellen Schwierigkeiten bereiten?

Bei Kohle, Öl, Gas müssen wir tatsächlich jede einzelne kWh aus der Erde "ausbuddeln" (Bergwerke, Ölplattenformen u.a.). Desweiteren müssen wir jedes Gramm Kohle, Öl, Gas bearbeiten (Crackanlagen u.a.). Das macht alles viel zu viel Arbeit, wie ich finde.

Bei der Solarenergie haben wir die kWh's direkt vor unserer Nase in der Luft frei verfügbar. Bei Wind ist diese Energie sogar fast sichtbar. Und Stürme, Hurricans, Tornados etc. machen deutlich, welche Energiemengen in der Atmosphäre vorhanden sind.

Natürlich ist Energie aus Kohle, Öl, Gas derzeit preiswerter zu haben. Wir haben eine riesige diesbezügliche Industrie aufgebaut, welche durch Massenproduktion diese Energie entsprechend preiswert liefern kann. Allerdings mit den bekannten negativen ökologischen Folgen.

Denselben Aufwand in Solarenergie investiert, Forschung und Entwicklung eingeschlossen, dürfte Solarenergie schon rein denkerisch deutlich preiswerter werden lassen, als die derzeitigen musealen :-) Dampfmaschinen-Energieformen. Von der Umweltfreundlichkeit mal ganz zu schweigen. Wenn eine Solaranlage installiert ist, mußt Du für die einzelnen kWh's keine Arbeit mehr erbringen. Die Sonne scheint von allein, einfach so.

Ein Problem sehe ich eher in unserem Denken:
Wir müssen uns von den großen Einzel-Leistungen der zentralen Kraftwerke verabschieden. Große Energiemengen werden zukünftig vermutlich eher aus der Summe vieler kleiner bis kleinster dezentraler Leistungen entstehen.

Und abschließend noch einmal gefragt:
Wo liegen die Alternativen, wenn Kohle, Öl, Gas verbraucht sind? Solange wir die Radioaktivität nicht im Griff haben, kann Kernkraft unmöglich eine Alternative sein.

Was bleibt, sind derzeit Windenergie, thermische und photovoltaische Solaranlagen, Biomasse und ähnliches. Unterm Strich läuft es darauf hinaus, dass wir das umsetzen müssen, was die Sonne auf die Erde einstrahlt.

Grüsse
TR

© 2000 Thorsten Reinicke - Hamburg