Sonnen-Energie - Bedeutung der Solarkonstanten

Solarkonstante - der Begriff näher beleuchtet

• Die Sonne strahlt unablässig nicht nur Licht, sondern im Prinzip das ganze Spektrum elektromagnetischer Wellen als Sonnen-Energie ab.
• Dabei ist die Strahlungsleistung der Sonne enorm; sie beträgt 3,86 _* 10²⁰ MW (MW steht für die Größe der physikalischen Leistung, also Energie pro Zeit, in Megawatt).
• Damit ist die Sonne von allen außerirdischen Energiequellen die leistungsstärkste.
• Es kommt jedoch nicht diese gesamte Sonnen-Energie auf der Erde an, denn die Sonne gibt ihre Strahlung in den gesamten Raum ab - nur ein verschwindend kleiner Teil davon trifft die Erde tatsächlich.
• Dieser von der Sonne die Erde treffende Strahlungsstrom wird Solarkonstante S_o genannt. 


Wasser-Energie - so berechnen Sie die Energie an der Staumauer

Mit Wasser lässt sich elektrische Energie, also Strom erzeugen, beispielsweise mithilfe einer …

• Die Solarkonstante hat von ihrer Definition die Einheit Leistung pro Fläche bzw. Energie pro Zeit und Fläche auf der Erde. Man kann sie sich also getrost als Energie vorstellen, die die Erde pro Sekunde und pro Quadratmeter Erdoberfläche trifft. Sie ist somit ein Maß für die Sonnen-Energie hier auf der Erde (mehr kann es nicht werden).
• Der Wert der Solarkonstanten beträgt S_o = 1,396 kW/m² (bzw. J/sm², wenn man in Energien denkt).
• Dieser Wert ist standardisiert auf eine von der Erdatmosphäre, die ja einen Teil der Energie aufnimmt, Fläche, die senkrecht bestrahlt wird und die sich in einem Abstand AE (der astronomischen Einheit) befindet. Es herrschen in dieser Festlegung also Idealbedingungen.
• Allerdings schwankt die Sonneneinstrahlung natürlich nicht nur jahreszeitlich, sondern auch in mehreren längeren Perioden (Sonnenaktivität, Sonnenflecken etc.). Infolge des im Jahresverlauf veränderlichen Abstandes Sonne - Erde schwankt dieser Wert zwischen 1,44 kW/m² im Dezember (Sonne ist näher!) und 1,35 kW/m² im Juni (hier befindet sich die Erde in einem größeren Abstand von der Sonne).
• Vielleicht noch ein interessanter Vergleich, damit Sie eine Vorstellung von dieser ungeheuren Energie der Sonne gewinnen: Könnte man die Energie der Solarkonstanten vollständig in elektrische Energie umwandeln, so würde schon O,75 m² genügen, um ein Bügeleisen zu betreiben. 
• Die Schwächung durch die Erdatmosphäre macht sich jedoch bemerkbar. So beträgt die Strahlungsleistung auf Meereshöhe "nur noch" 0,7 kW/m².

Wie wird diese Energie der Sonne gemessen?

Woher kennt man die Strahlungsleistung der Sonne und wie wurde die Solarkonstante gemessen, sprich: Woher weiß man das alles?

• Natürlich kann niemand hingehen und die Strahlung auf der Oberfläche der Sonne messen.
• Allerdings lässt sie sich aus der Solarkonstanten berechnen, wenn man diese auf die von der Sonne abgegebenen Energie einer Raumkugel im Erdabstand hochrechnet.
• Auch die Messung der Solarkonstanten ist natürlich problematisch, stört doch vor allem die Atmosphäre der Erde. Problemlösung sind hier Ballonaufstiege. An Bord ist ein sog. Pyrheliometer. Dabei handelt es sich im Prinzip um einen Metallblock mit schwarzer Fläche, der senkrecht zur Sonneneinstrahlung justiert wird.
• Setzt man diesen Metallblock eine bestimmte Zeit der Sonneneinstrahlung aus, so wird er sich erhitzen. Aus der Temperaturänderung und der gemessenen Expositionszeit lässt sich dann die Solarkonstante berechnen.