Nutzung von Sonnenenergie: Energiebilanz?

Wissenschaft Wetter & Meteorologie
#1

Guten Tag liebe www-Menschen!

Ich habe mir gerade Gedanken über die Nutzung von Sonnenergie durch Solarkollektoren im Weitesten Sinne gemacht und mich dabei gefragt, ob diese Nutzung irgendwelche Auswirkungen auf die Enregiebilanz der Erde hat.
Wenn ich richtig in der Annahme gehe, dass Kollektoren einen Teil der kurzwelligen Einstrahlung nutzen und in Energie umwandeln, und in der Summe dadurch mehr Energie im System Erde verbleibt als ohne Kollektoren (aufgrund der im Vergleich zur Erdoberfläche geringeren Albedo und einer dadurch geringeren Ausstrahlung), dann müsste sich doch die Energiebilanz der Erde erhöhen. Ist das richtig oder unterliege ich da einem Gedankenfehler? Womöglich ist die zusätzliche Aufnahme an Energie im System so klein, dass sie nicht ins Gewicht fällt oder ihr steht eine erhöhte Austrahlung irgendwie gegenüber?

Ich wäre sehr dankbar, wenn mir jemand sein Wissen oder seine Gedanken dazu preisgeben kann/möchte. Auch für Verweise auf hilfreiche Quellen wäre ich dankbar.

Mit freundlichen Grüßen,
Zirys

#2

Wenn ich richtig in der Annahme gehe, dass Kollektoren einen
Teil der kurzwelligen Einstrahlung nutzen und in Energie
umwandeln, und in der Summe dadurch mehr Energie im System
Erde verbleibt als ohne Kollektoren

Das geht garnicht, Energie verschwindet eben nicht, und wenn zunächst mehr davon auf der Erde verbleibt, erwärmt sich diese soweit, dass entsprechend mehr Energie abgestrahlt wird, längerfristig ist die Bilanz immer ausgeglichen. Da man aber nur schlecht Energie speichern kann, hat die menschliche Technik praktisch keinen Einfluss: die elektrische Energie aus einem Solarpanel treibt z.B. irgendwo einen Elektromotor an. Der erzeugt dann genausoviel Wärme wie dem Boden unter dem Solarpanel verlorengeht.

Gruss Reinhard

#3

Hallo,

die elektrische Energie aus
einem Solarpanel treibt z.B. irgendwo einen Elektromotor an.
Der erzeugt dann genausoviel Wärme wie dem Boden unter dem
Solarpanel verlorengeht.

ist soweit richtig, aber wenn ich meine Terrasse mit hellen Fliesen baue, dann wird diese nicht besonders warm und wirft viel Licht zurück in richtung All.
Wenn ich allerdings die gleiche Fläche mit Solarmodulen auslege wird viel mehr Energie aufgenommen und (nach mehreren Schritten meist fast) komplett in Wärme gewandelt. Es bleibt also zunächst mehr Energie auf der Erde, als wenn ich das Licht direkt zurückschicken würde.

In wie weit das allerdings Auswirkungen auf die Energiebilanz hat und in welcher Größenortnung sich das ganze Abspielt steht auf einem anderen (mir unbekannten) Blatt

#4

Womöglich geht die Albedo, die du zur Herstellung heller Fliesen brauchst an anderer Stelle verloren (durch Materialeinsatz). Das würde die Albedo der Erde also konstant bei 30% lassen und nur geographisch verschieben.

#5

Ein Sonnenkollektor dient ja hierbei im Grunde genommen nur als „energiezwischenspeicher“ diese Energie geht nicht verloren, sie wird nur an einer anderen Stelle freigesetzt.
Natürlich, wenn man die ganze Welt mit Solarkolletoren zupflastern würde, hätte dies eine sehr starke auswirkung auf den energiehaushalt der erde, wenn du sie nicht wieder freigeben würdest.
Aber nun realistisch betrachtet:
„Als die größte Energiequelle liefert die Sonne pro Jahr eine Energiemenge von etwa 3,9 · 1024 J, das entspricht 1,08 · 1018 kWh, auf die Erdoberfläche. Diese Energiemenge entspricht etwa dem 10.000-fachen des Weltprimärenergiebedarfs.“ [Wiki, Stichwort Sonnenenergie]
Das heißt, wenn wir unseren Energiebedarf durch Solarkollektoren decken würden würde dies 0,0001 % dieser Energie ausmachen, die wir „abzwacken“, aber halt einfach an einer anderen Stelle wieder in Form von Wärme abgeben.

anderer ansatz:

Wenn du Wärme bzw. Strahlung auffängst, speicherst du sie kurz und lässt sie dann an anderer Stelle frei. an dieser Stelle Strahl die Wärme wieder zurück. An dieser Stelle wird sie dann wieder freigesetzt und strahlt in die Umwelt und somit auch wieder ins all hinaus. Es ist also nur eine geringe örtliche Verschiebung.

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#6

Hallo Zirys!

Deine Frage basiert auf einem durchaus stichhaltigen Gedankengang.
Die Albedo hat einen grossen Einfluss auf die Gleichgewichtstemperaturen. Mit Solarzellen oder solarthermischen Platten wird die Albedo erniedrigt, was zu einer Erwaermung fuehren wuerde, wenn dies grossflaechig geschaehe und die elektrische Energie hauptsaechlich in Waerme ueberfuehrt wuerde, was momentan im Uebrigen der Fall ist (man bedenke dass mechanische Energie zu einem Grossteil und elektromagnetische Energie zu einem immer noch guten Teil in oberflaechennaher und atmosphaerischer Waerme endet).

Schliesslich ueberlegen sich insbesondere amerikanische Klimafolgenwissenschaftler, als abkuehlende Massnahme Hausdaecher zu streichen, was den entgegengesetzten Effekt haette. Allerdings gebe ich Soumi in dem Sinne recht, dass der Effekt der Solarzellen mangels grosser Flaeche vernachlaessigbar ist (bei den Hausdaechern ist das vermutlich aehnlich :wink:.

Wizzy