Desertec - Strom aus den Wüstenregionen | |||
Desertec
eine Zukunftsvision, die unbedingt kurzfristig der Realisierung zugeführt
werden sollte, damit die Energieprobleme Europas und der Welt für die
Zukunft wenigstens annähernd gelöst werden können. |
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Die teilweise berechtigte Frage nach den Kosten für die Realisierung wird sich bald erübrigt haben, wenn solche Projekte zu weit hinausgezögert werden. Wir tun so, als ob die fossilen Energieträger noch in unbegrenzten Mengen verfügbar sind und leiten daraus ab, dass es noch längst nicht an der Zeit ist, mit der Realisierung aller Möglichkeiten der alternativen Energieerzeugung zur Deckung des stetig steigenden Weltbedarfes zu beginnen. | |||
Selbstverständlich
sind gewaltige Summen zu investieren, um zukunftsträchtige und elegante
technische Einrichtungen zu schaffen, die die Ausnutzung der Sonnenenergie
für die nächsten Jahre und Jahrtausende gewährleisten können. Aber es
wurden auch keine Mühen und Investitionen gescheut, die fossilen Energieträger zu fördern und nutzbar zu machen. |
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Klar, Energie muss bezahlbar bleiben aber wenn die fossilen Reserven immer knapper werden, werden die Preise sich überschlagen, falls nicht Vorsorge für die Erzeugung aus der nahezu unbegrenzten Sonneneinstrahlung getroffen wird. | |||
Das
Für und Wider der Energiekonzerne für die Inangriffnahme solcher
Vorhaben resultiert eben
aus den hohen Investitionskosten und der immer wieder entscheidenden Frage,
ob und wann sich endlich ein zu erwartender respektabler Gewinn ableiten lässt. |
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Diese
Einstellung zu diesem wichtigen Thema ist für die Realisierung solcher
Projekte kontraproduktiv. |
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Sinnvoll
wäre, wenn die Politik solche Projekte zur Chefsache erklären würde. |
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Denn wenn ein Rettungsschirm für die Banken aufgespannt werden kann, sollte das auch für solche wichtigen Projekte möglich sein. Der Steuerzahler würde bestimmt genau so wenig dagegen haben wie bei der Rettung der Banken. | |||
Eventuelle
politische Barrieren der an diesem Projekt beteiligten Länder
sind selbstverständlich auch aus der Welt zu schaffen. |
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Es soll einmal betrachtet werden, ob die Sonne mit ihrer Strahlungsleistung überhaupt ausreicht, den Weltenergiebedarf zu decken, der ja immerhin exponentiell wächst. | |||
Ausgangspunkt der Betrachtung ist eine bereits seit langem ermittelte Naturkonstante: die Solarkonstante. Sie gibt die Strahlungsleistung der Sonne an, die die Erde empfängt und wird technisch gemessen bei senkrechter Einstrahlung in den oberen Atmosphärenschichten bezogen auf eine Flächeneinheit von 1m2. | |||
Die
Strahlungsleistung beträgt 1,36 kW / m2 . In
einer Stunde werden damit 1,36 kWh Energie auf einem m2
umgesetzt. Jährlich ergeben sich damit 1,36
kWh ·
(24
· 365 )
= 11.914 kWh. |
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Dieser ununterbrochene Energieumsatz / m2 durch die Sonneneinstrahlung würde theoretisch den durchschnittlichen jährlichen Strombedarf von 3 Haushalten in Deutschland decken (ca. 3.500 kWh /a und Haushalt). | |||
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Jeweils
die Hälfte der Erdkugeloberfläche wird ständig
von der Sonne
bestrahlt, unabhängig von der Erdrotation und dem Wechsel
der Jahreszeiten. |
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Es kann aber mit guter Näherung gesagt werden, dass effektiv gleichmäßig senkrecht eine Kreisfläche bestrahlt wird, die sich aus dem Quadrat des Erdradius multipliziert mit p ergibt. |
Fläche in m2 : pR2 = 3,14 · (6,370 · 106 m)2 = 3,14 · 4,058 · 1013 m2 | |||
= 1,274 · 1014 m2 | |||
= 127,4 Billionen m2 ständig senkrecht bestrahlte Fläche! | |||
Zur Erinnerung: | |||
Jährlich werden auf 1 m2
Fläche 11.914 kWh Energie eingestrahlt! |
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Die Gesamtenergie ergibt sich damit zu 11.914 kWh / m2 ·1,274 · 1014 m2 | |||
= 1,1914 ·104 kWh / m2 · 1,274 · 1014 m2 = 1,52 · 1018 kWh | |||
= 1,52 Trillionen kWh | |||
Nach Wikipedia lag der Weltenergiebedarf 2010 bei 130,246 Billionen kWh. | |||
Setzt man die gesamte eingestrahlte Sonnenenergie ins Verhältnis zum Jahresweltenergiebedarf 2010, dann stellt man fest, dass die Sonne uns mit einem riesigen Energieüberschuss bedenkt. | |||
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Das ist =
11.692 mal so viel wie
zur Zeit weltweit verbraucht wird! |
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Dabei ist natürlich
zu beachten, dass eine effektive technische Nutzbarkeit sich auf die äquatornahen
nördlichen und südlichen Bereiche der
Erdoberfläche beschränkt, also hauptsächlich in dünn
besiedelten Wüstenregionen. |
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In diesen Bereichen
ist eine Energieerzeugung sehr wohl im Sinne von Desertec möglich. In
weit höheren Breiten der Erdoberfläche ist die Stromerzeugung direkt über
Solarzellen noch ausreichend effektiv. |
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Die Erde empfängt aber nur einen winzigen Bruchteil der Gesamtstrahlung
der Sonne, denn die Sonne strahlt rundum in den Raum. |
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Um das verständlich zu machen, ist ein Modell unseres Sonnensystems in milliardenfacher Verkleinerung sinnvoll, denn die Vorstellungskraft über Entfernungen und Größen in kosmologischen Maßstäben ist für den Menschen begrenzt. | |||
In diesem Modell würde
die Distanz 1 Million km auf 1 m verkleinert werden. |
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So betrachtet, wäre
die Sonne eine ca.1,40 m große strahlende Kugel. Die Erde befände
sich im Abstand von ca. 150 m von der Sonne und hätte einen
Durchmesser von 12,74 mm.
Der Mond mit der Größe eines Stecknadelkopfes
befände sich etwa 38 cm von der Erde entfernt. Er besitzt
nur 1,2 % der Erdmasse. |
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Die von der
Modellsonne bestrahlte effektive Modellerdfläche ergibt sich zu |
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pr2 = p · (0,637 cm)2 = 3,14 · 0,4058 cm2 = 1,274 cm2 | |||
Diese 1,274 cm2 werden nun in ein reziprokes Verhältnis gesetzt zur Oberfläche einer die Modellsonne umspannenden gedachten Kugel, deren Radius gleich dem unseres Modellabstandes Erdmodell vom Sonnenmodell ist, nämlich 150 m. Denn die Strahlungsdichte ist auf jeder Flächeneinheit der gesamten Kugelinnenfläche genau so groß wie auf den genannten 1,274 cm2 | |||
Die Kugelfläche errechnet sich zu | |||
4pr2
= 12,56
·
(15.000
cm)2 =
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![]() = 2,221 · 109 |
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Die Sonne strahlt also 2,221 Milliarden mal soviel Energie ab wie die Erde empfängt! | |||
Die absolute Strahlung kann aus dieser Proportionalität berechnet werden: | |||
1,52 · 1018 kWh · 2,221 · 109 = 3,376 · 1027 kWh/a ! | |||
Diese gewaltigen Energiemengen können nur durch atomare Kernprozesse in der Sonne erzeugt werden. Im Gegensatz zur Kernspaltung wie sie beispielsweise in Atomkraftwerken und atomaren Waffen angewendet wird, erfolgt die Energieerzeugung durch Kernfusion im Inneren der Sonne und aller Sterne. Auch die Wasserstoffbombe entfaltet ihre gewaltige Kraft durch Kernfusion. Allerdings benötigt sie für ihre Zündung eine Atombombe, welche zur Erzeugung der hohen Temperaturen notwendig ist, ohne die eine Kernfusion nicht möglich ist. | |||
Wenn es in absehbarer Zeit technisch gelingt, Fusionsreaktoren zur Energieerzeugung einzusetzen, hätte die Menschheit eine saubere und billige Quelle zur Deckung des Weltenergiebedarfes. Die technischen Voraussetzungen hierfür, Bedingungen zur Einleitung des Fusionsvorganges zu schaffen wie sie im Inneren der Sonne herrschen (Druck und Temperatur), sind leider noch sehr beschränkt. | |||
Gemäß Einstein muss die Sonne wegen der gewaltigen Energiestrahlung auch einen Masseverlust erleiden nach der bekannten Beziehung: | |||
E = mc2 | |||
Daraus
folgt:
![]() |
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Bekanntlich sind die Energieformen (potentielle, kinetische, Wärme- Energie) über feste Zahlenverhältnisse (Äquivalente) umwandelbar, z.B. | |||
1 kWh = 860 kcal |
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1 kcal = 427 kpm |
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1 kWh = 860 · 427 kpm = 3,67 ·105 kpm | |||
1 kpm = 9,81 Nm
= 9,81 kg m2 s-2
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1 kWh = 3,67 · 105 kpm = 3,67 · 105 · 9,81 kg m2 s-2 = 36,003 · 105 kg m2 s-2 | |||
Daraus ergibt sich die jährliche Gesamtstrahlung der Sonne in Nm: | |||
3,376 · 1027 kWh = 3,376 ·1027 · 36,003 · 105 kg m2 s-2 = 1,215 · 1034 kg m2s-2 | |||
Der jährliche Masseverlust: | |||
![]() |
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m = 135 · 1015 kg = 135 Billionen Tonnen | |||
Das ist der jährliche Masseverlust der Sonne
auf Grund ihrer Energiestrahlung
entsprechend der
Einsteinschen Relativitätstheorie. |
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Daraus ergibt sich der Massedefekt pro Sekunde: | |||
![]() |
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= 4,28 Milliarden kg = 4,28 Millionen Tonnen ! | |||
Da die Erde nur den oben erwähnten winzigen Bruchteil der Gesamtstrahlung der Sonne empfängt, nämlich nur 2,221 ·10-9 , ist der Anteil des Masseverlustes der Sonne für die Erde nur etwa 2 Gramm je Sekunde. | |||
Falls es einmal
technisch möglich ist, mit Hilfe von Fusionsreaktoren den |
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Eine hervorragende Zwischenlösung bis zu technisch ausgereiften Möglichkeiten zur Nutzung der Kernfusion stellt die Realisierung des Projektes Desertec dar. |
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Mit der Realisierung kann jetzt schon begonnen werden. Worauf warten wir noch und warum? | |||
Sie sind Besucher seit 20.03. 2017 | |||
Peter Krause |