Sonnenenergie - total phänomenal | Planet Schule

Unser Bedarf an Wärme und Strom ließe sich weitgehend durch die Energie der Sonne decken. Besonders in den sonnenreichen Regionen der Erde ist das Potenzial der Sonne zur Stromerzeugung riesig. Die Sendung zeigt, wie Solarkollektoren zur Warmwasserbereitung funktionieren und wie Solarzellen Licht in elektrische Energie umwandeln.
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00:00 | Die Energie der Sonne
01:14 | Wie kann man Sonnenenergie in Wärme umwandeln
05:06 | Wie funktioniert eine Solarzelle?
06:55 | Wie erreicht man bei Solaranlagen und Fotovoltaikanlagen den besten Wirkungsgrad?
10:06 | Solarthermie-Kraftwerke und Solarrinnenkraftwerke
12:58 | Ein intelligentes Stromnetz zum Ausgleich von Überschuss und Mangel an elektrischer Energie
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1) Die Energie der Sonne
Die Sonne liefert an einem Tag mehr Energie auf die Erde als die ganze Weltbevölkerung in einem Jahr benötigt. Aber wie kann man sie einfangen?

2) Wie kann man Sonnenenergie in Wärme umwandeln?
Mehrere Schüler experimentieren und erfahren, wie viel Leistung nötig ist, um elektrische Geräte zu betreiben. Sie lernen wie ein einfacher Sonnenkollektor Sonnenenergie in Wärme umwandelt. Nach demselben Prinzip funktioniert eine thermische Solaranlage zur Warmwasserbereitung.

3) Wie funktioniert eine Solarzelle?
Solarzellen können Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. In einem Kristallgitter von Silizium-Atomen erzeugen zusätzlich eingemischte Atome eine positive, eine neutrale und eine negative Ladungsschicht. Durch Sonnenstrahlen lösen sich Elektronen aus den Fremdatomen und lassen Löcher zurück. Freie Elektronen werden zur positiven Ladungsschicht und Löcher zur negativen Schicht gezogen. Verbindet man die beiden Schichten durch eine Metallleitung, entsteht ein Elektronenstrom: elektrische Energie.

4) Wie erreicht man bei Solaranlagen und Fotovoltaikanlagen den besten Wirkungsgrad?
Optimal ist ein rechter Winkel zur Sonneneinstrahlung. Am meisten Sonnenenergie erntet ein Süddach. Doch auch auf einem Ost- oder Westdach lässt sich noch überraschend viel Energie einfangen. Solarmodule können aber auch an Fassaden, auf Radwegen oder auf Brachflächen montiert werden.

5) Solarthermie-Kraftwerke und Solarrinnenkraftwerke
Werden die Sonnenstrahlen mit riesigen Spiegeln zu einem Turm in der Mitte gelenkt, kann mit der dort erzeugten Hitze Wasser verdampft werden. Damit können eine Dampfturbine und ein Generator betrieben werden, der Strom erzeugt. Oder man erhitzt zunächst Öl, welches dann Wasser erhitzt etc. Der Vorteil: Übrige Wärmeenergie lässt sich in Salzwasser-Speichertanks zwischenspeichern und nutzen, wenn die Sonne keine Energie liefert – zum Beispiel nachts. So kann die Energieversorgung rund um die Uhr gewährleistet werden.

6) Ein intelligentes Stromnetz zum Ausgleich von Überschuss und Mangel an elektrischer Energie
Würde man Solarthermie-Kraftwerke in südlichen Regionen der Erde mit dem europäischen Stromnetz verbinden, könnte man Energie-Lücken im Norden schließen. Dies wäre mit Hochspannungs-Gleichstromkabeln möglich, die große Energiemengen über große Strecken transportieren.
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