© K.-H. Kupfer


Energien
.... von Sonne & Erde

Es ist unumgänglich, das zukünftige Energiekonzept grundlegend zu überdenken. Dabei sollten Gas und Kohle wegen des Ressourcenverbrauchs keine Chance haben. Zudem werden bei jeglicher Art von Verbrennung Unmengen des für unser Leben so wichtigen Sauerstoffs vernichtet; von der Klimabilanz durch die Abgase ganz zu schweigen.

Energiequellen der Zukunft

Wo also liegen die Energiequellen der Zukunft? Sie liegen dort, wo die Energie in einer von uns nutzbaren Form bereits vorliegt, und das sind Licht und Wärme. Beides liefert uns die Sonne. Zusätzlich liefert die Erde für einen noch relativ langen Zeitraum Wärmeenergie.

Grundsätzliches

Man will und muss raus aus den bisherigen Energiekonzepten und rein in andere Formen der Verfügbarmachung von Energie, und das möglichst sofort, was natürlich äußerst bedenklich ist, zumal es keinem rationalen, ingenieurmäßigen Handeln entsprechen würde.

Nun gut, dennoch wäre es besser und effizienter, aus den Fehlern der vorhandenen Technologien zu lernen, diese Fehler zu beseitigen und die Technologien fortzuentwickeln, statt den Schalter abrupt auf andere Technologien umzuwerfen, ohne zu wissen, was dann passiert. Zudem ist ein solches Vorgehen immer das teuerste.

Wir müssen also alle miteinander einen Konsens für einen „geordneten“ Übergang finden, wobei es wenig sinnvoll ist, ständig mit den absonderlichsten Horrorgeschichten und Meldungen aufzuwarten, um den Energiewandel zu forcieren. So werden wir nur das Gegenteil erreichen.

Zudem sollte man wissen, dass man Energie nicht gewinnen kann, höchstens wandeln, denn Energie lässt sich weder vernichten noch neu schaffen. Deshalb ist auch der Begriff „erneuerbare Energien“ falsch, weil sich Energie weder verbrauchen noch erneuern lässt.

Auch sollten Rundfunk und Fernsehen, aber auch die Presse, nicht immer wieder Informationen geschickt zusammenwürfeln, um auf diese Weise Katastrophenszenarien zu schaffen, die es so nicht gibt. Auch ist es unschön, wenn in Diskussionsrunden Wissenschaftler von den Moderatoren regelrecht „abgewürgt“ werden, nur weil sie zur Sachlichkeit mahnen..

Deshalb möchte ich nun den Versuch einer sachlichen Betrachtung aller energetischen Zusammenhänge und Wandlungsvorgänge für die Nutzung der uns von der Natur zur Verfügung gestellten Energien vornehmen.

Die Sonne, ein Kraftwerk

Was anderes als ein riesiges Kraftwerk ist unsere Sonne, wo Atomkerne verschmolzen werden. Dabei wird überzählige Energie der einzelnen miteinander verschmelzenden Atome frei. Es entstehen also neue, andere Materieteilchen und freie Energie.

Etwas genauer: Es wird Wasserstoff in Helium gewandelt, ein uns bekanntes Gas, auch hier auf der Erde, und freie Energie, die abgestrahlt wird. Und weil dabei die Wasserstoffatome miteinander verschmolzen werden, nennt man das Ganze Kernfusion.

Die Sonne ist also ein riesiges Kraftwerk, dem wir unser Leben verdanken. Sie strahlt jede Sekunde eine Energie von 3,86 x 10 hoch 23 Kilowatt hinaus in den Weltraum, wovon uns auf der Erde pro Quadratmeter 1,37 Kilowatt erreichen.

Ohne die Sonne würden wir in der eisigen Kälte des Weltraums bei – 273 Grad C erstarren. Sie ermöglicht unser Leben hier auf der Erde. Sie schenkt uns die Natur, das Essen, den Wald und all die Blüten unzähliger Blumen.

Schöpfung und Zerstörung

Aber wie überall im Universum liegt die Schöpfung und die Zerstörung eng beieinander. Ja, sie bedingen sogar einander. Denn ohne die Zerstörung von Ursonnen und Urplanetensystemen gäbe es weder unsere Sonne noch unsere Erde, noch unser Leben.

All das hat sich aus der Materie früherer Sonnensysteme entwickelt, die durch gewaltige Explosionen untergingen. Und auch unsere Sonne, der wir unser Leben verdanken, wird in rund 4,5 Milliarden Jahren alles zerstören. Wir können sie weder abschalten noch sonst etwas unternehmen.

Der Spender des Lebens selbst wird sein Werk vernichten, auch unsere Erde und jegliches Leben. Wir werden daran weder etwas ändern können, noch wird es uns gelingen, diesen Prozess aufzuhalten. Es ist die Gesetzmäßigkeit des Universums.

Solarstrom und Windkraft aus Sonnenenergie

Was ist es anderes? Schließlich wird beides von der Sonne gespeist. Sie ist heiß – an der Oberfläche beträgt die Temperatur rund 5700 Grad C – und in ihr kocht und brodelt es bei Millionen von Grad C. Ganz schön, was sich da tut, und uns auch gefährlich werden könnte, dennoch meinen wir, die Sonne befindet sich weit weg und so könne uns nichts passieren. Aber wissen wir das wirklich?

Was ist, wenn es dort einen Supergau wegen eines zusammenbrechenden Magnetfeldes gibt, was wir nicht vorhersehen können?
Was ist, wenn es eine Superprotuberanz gibt, die uns hier auf der Erde mit einem Superschauer von Korpuskularstrahlung überschüttet?

Beides wäre schlimmer als die Havarie eines unserer Kernkraftwerke. Aber wir vertrauen auf die ordnungsgemäße Funktion dort oben und verdrängen das von dort ausgehende Restrisiko.

Wie entsteht der Strom in einem Kraftwerk

In einem Kraftwerk haben wir zunächst einen Wärmegenerator, wo durch Verbrennung oder durch Kernreaktionen bei Kernkraftwerken Wärme erzeugt wird, die dann über Wärmetauscher etc. zu den Turbinen gelangt, von denen die Stromgeneratoren angetrieben werden. Die Generatoren erzeugen dann den eigentlichen elektrischen Strom, der über Leitungen in unsere Steckdosen gelangt.

In einem solchen Kraftwerk werden also bestimmte Energieträger in Wärme gewandelt, die in den Turbinen Bewegungsenergie erzeugt, die dann wiederum in den Generatoren in elektrische Energie gewandelt wird. Eine Energieform wird jeweils in eine andere gewandelt, bis es schließlich die Energieform Elektrizität ist.

Es ist also völlig egal, ob bei Windkraft oder normalen Kraftwerken, die elektrische Energie kommt immer aus Generatoren, die völlig identisch sind. Der einzige Unterschied besteht in der Art des Antriebes.

Aber gibt es den Unterschied tatsächlich? – Nein. Wenn überhaupt, dann besteht er lediglich darin, dass die Energie von dem Wärmegenerator Sonne erst über weite Entfernungen zu uns gelangen muss. Doch eins nach dem andern.

Energielieferant Sonne

Die Sonne liefert uns Energie, die wir selbstverständlich nutzen können. Nur all das gestaltet sich etwas anders als bei einem normalen Kraftwerk, wo die Wärmeübertragung auf direktem Wege über Leitungen und Rohre stattfindet. Das ist bei einer Nutzung von Sonnenenergie so nicht möglich.

Hier ist ein weiterer „Wärmetauscher“ zwischengeschaltet, nämlich die Strahlung. Sie geht von der Sonne aus und trifft auch unsere Erde. Es ist eine energetische Strahlung in verschiedenen Formen (Spektren), von harter Strahlung über Ultraviolett bis hin zum sichtbaren Licht und der Infrarot-Wärmestrahlung. Und diese energetische Strahlung können wir in unterschiedlichster Art und Weise nutzen.

Abgesehen von der Teilchenstrahlung handelt es sich um elektromagnetische Wellen, denn nicht anders kann Energie auch den freien Weltraum überwinden. Und diese, durch elektromagnetische Wellen von der Sonne zu uns übertragenen Energien nutzen wir und wandeln sie u. a. in elektrische Energie.

Energiewandler Solarzelle

Bei Solaranlagen wird das elektromagnetische Spektrum der Lichtenergien genutzt. Solaranlagen bestehen aus vielen einzelnen Solarzellen. Das sind Fotodioden, quasi Transistoren, wo in der kristallinen Struktur durch Lichtenergie eine Elektronenverschiebung stattfindet, die wir als elektrischen Strom abgreifen. Hier wird das von der Sonne stammende Energiespektrum des Lichtes genutzt, um es in elektrische Energie zu wandeln.

Energiewandler Windgenerator

Bei der Windenergie ist es etwas komplizierter. Grundsätzlich wird das Infrarotspektrum der Energiestrahlung der Sonne ausgenutzt. Das kommt als Wärmestrahlung zu uns und erhitzt die Erde, was partiell sehr unterschiedlich sein kann, sodass sich durch die auf diese Weise erzeugte Motorik in der Luft unterschiedliche Druckgebiete ergeben (Hochs, Tiefs), die einen Ausgleich suchen.

Und dieser Ausgleich geschieht durch Luftbewegung mit der in ihr enthaltenen kinetischen (Bewegungs-)Energie. Und die treibt nun die Generatoren der Windkraftanlagen an. Ohne die Strahlungsenergie der Sonne würde sich also kein einziges Windrad drehen.

Thermo-Solarkraftwerke

Diese Kraftwerke ähneln sehr den normalen Kraftwerken, bis auf die Technik des Wasseraufheizens. Während das bei Kohlekraftwerken mit fossilen Brennstoffen geschieht und bei Kernkraftwerken mit atomaren Reaktionen, nutzt man bei den Thermo-Solarkraftwerken die Strahlungsenergien der Sonne, indem man diese Energien mit riesigen Spiegeln bündelt und auf Kollektoren projiziert, in deren Röhrensystem Wasser bzw. eine spezielle Flüssigkeit zum Sieden gebracht wird, womit dann die Turbinen und Stromgeneratoren angetrieben werden. Auch ein Thermo- Solarkraftwerk kommt nicht ohne die Energieproduktion der Sonne aus.

Die Nutzung der Erdwärme

Hierbei wird die Wärme aus dem Erdinnern ausgenutzt, wo Temperaturen von bis zu 4000 Grad C herrschen, die wir an der kühleren Außenhaut abgreifen und zur Beheizung unserer Häuser nutzen, aber auch zum Antrieb von Turbinen, womit dann die Stromgeneratoren angetrieben werden.

Hier gibt es die unterschiedlichsten Methoden, um auf die benötigten Temperaturen zu kommen, weil das, was wir an Temperaturen aus dem Erdreich abgreifen können, in der Form noch nicht ausreicht, sodass hier u.a. Kompressoren zur Temperaturerhöhung zwischengeschaltet werden müssen.

Anders ist es in bestimmten Gegenden unserer Erde, wo auf vulkanischer Grundlage quasi fertiger Wasserdampf aus dem Erdinnern aufsteigt und direkt zum Antrieb von Turbinen genutzt werden kann.

Etwas, was nicht verhehlt werden sollte, ist, dass die heutige Erdwärme zu einem großen Teil aus atomaren Reaktionen von in der Erde vorhandenen radioaktiven Stoffen stammt. Ohne diese atomaren Reaktionen im Innern der Erde wäre sie in der eisigen Kälte des Weltraums mit seinen – 273 Grad C längst abgekühlt. (Siehe auch mein Buch „Atomkraftwerk Erde“.)

Und die Bio-Energien

Viele werden sich fragen, wo hier ein Zusammenhang mit Solarenergien bestehen soll. - Nun, für die Gewinnung von Bio-Energien verwendet man grundsätzlich Pflanzen oder Teile von Pflanzen, die in den verschiedensten Formen aufbereitet werden, oder auch nicht, wenn man an die direkte Verbrennung von Getreide zur Gewinnung von Wärme denkt, was übrigens eines der schlimmsten Vergehen an die Menschheit ist, wenn man bedenkt, wo überall auf unserm Globus Hunger und Elend herrschen.

All diese Pflanzen müssen wachsen, sie müssen leben. Sie brauchen Licht, sie brauchen Wärme. Nur so kann in den Blättern der Pflanzen die Fotosynthese stattfinden, wobei das CO2, der sogenannte „Klimakiller“, aus der Luft gebunden wird und dem Aufbau von Bausteinen für den Erhalt und das Wachstum der Pflanzen dient.

Pflanzen nehmen also ein bestimmtes Spektrum aus der energetischen Strahlung der Sonne auf und speichern diesen energetischen Inhalt in ihren Bausteinen, die wir als Pflanze oder ihren Teilen zur Gewinnung von Bio-Energien nutzen. Das ist zwar ein kleiner Umweg, aber es handelt sich um Energien aus der Sonne.

Danken wir der Sonne, der Spenderin des Lebens, und der Erde, die uns eine Heimstätte für dieses Leben bietet.

 

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Kurz angemerkt

Dieses Buch ist der Versuch einer Erklärung der Zusammenhänge um die Nutzung natürlicher Energiequellen, wie beispielsweise Sonnenenergie oder Erdwärme, um zukünftige Diskussionen zum Thema Atom etwas zu entkrampfen. Denn wie dieses Buch zeigt, funktionieren unsere alternativen Energielieferanten, wie Solarzellen, Windkraftgeneratoren etc. grundsätzlich nicht ohne einen vorgeschalteten atomaren Prozess, den wir nicht einmal steuern können, wo letztendlich nur ein Vertrauen auf die Verlässlichkeit der Sonne und der Erde besteht. Und letztendlich setzt sich auch unser Leben und die Funktion unseres Körpers aus vielen winzigen atomaren Reaktionen, Abläufen und Steuerungsprozessen zusammen.

Impressum

Tag der Veröffentlichung: 28.04.2011

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