Solare Wärme
Die solare Strahlungsquelle
Denkt man an solare Wärme, so schaut der normale Mensch in den Himmel und sieht sich die Sonne an. Damit scheint alles schon klar zu sein. Wenn die Sonne scheint, dann gibt es Sonnenenergie.
- direkte Sonnenstrahlung
- diffuse Sonnenstrahlung
Geht man der Sache jedoch tiefer auf den Grund, dann gibt es wohl nur zwei Wärmequellen, die nicht mittelbar von der Sonne gespiesen werden. Dies wäre wohl die Wärme aus Kernenergie, die Erdwärme aus tiefen geologischen Schichten und schliesslich die Kräfte der Gezeiten.
All die restlichen Wärmeressourcen, Energieträger aus denen wir Wärme erzeugen, sind eigentliche Sonnenenergiespeicher.
In diesem Sinne gibt es zwei charakteristisch verschiedene Arten von Sonnenenergiespeichern :
- physikalische Wärmespeicher
- vegetative Sonnenenergie-Speicher
Ferner haben diese Speicherformen unterschiedliche charakteristische Speicherzeiten, respektive Lebensdauer.
Die Sonne setzt unserem Leben ihren absoluten Rhythmus auf. Dieser wird sehr dominant über den Tag-Nacht Zyklus und die Jahreszeiten bestimmt. Diese zwei typischen Zeitrhythmen führen uns nicht nur über die Lichtinszenierung, sondern vor allem über die generierten Wärme-Zyklen. Die damit verbundenen unzähligen physikalischen und vegetativen Speicherprozesse widerspiegeln schliesslich eine tiefe Zeitstruktur welche die menschliche Entwicklungsgeschichte wesentlich mitgeprägt hat.
Physikalischer Wärme-Speicher
Sonnenstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, deren Energie bei physikalischer Absorption in Schwingungsenergie umgewandelt wird. Diese makromolekulare Bewegungsenergie empfinden wir als Wärme. Diese Wärme ist also an ein Medium gebunden. Je nachdem wie viel Energie sich in diesem Stoffmedium ansammelt, ändert sich entsprechend seine Temperatur.
Als bekannteste Wärmemedien kennen wir feste Körper, Wasser und schliesslich die Luft. Ferner sind uns Gemische dieser bekannt, namentlich feuchte Luft, Nebel oder gar Regen. Die Physik dieser Aggregatzustände ist hoch komplex, - es geht um Druck, Temperatur usw. - das Kerngebiet der Meteorologie.
In unserem Kontext wird uns weder die Entstehung von Wetterbildern interessieren, noch die Problematik von Luftfeuchte. Es wird die Komplexität extrem reduziert und "nur" über "trockene" Speicherprozesse gesprochen und deren Dynamik.
Wo geht dieser virtuelle Wärmefluss der Sonnenstrahlung hin, wo wird er zwischengespeichert und in welchen Zeithorizonten finden diese Prozesse statt. Und ganz am Schluss dieser langatmigen Kette liegt unser Fokus im menschlich nahen Wärmehaushalt unseres Hauses.
Böden
Die komplette Landmasse dieser Erde ist der Sonnenstrahlung ausgesetzt und wirkt wie ein riesiger Wärmespeicher, der je nach Sonnenstrahlung und Temperatur der Atmosphäre ihren Speicherzustand verändert.
Wasser
Als quantitativ grösster Wärmespeicher unseres Planeten treten die Meere in Erscheinung. Regional gesehen haben auch Seen grosse Wärme-Speichereffekte. Eines der wichtigsten klimatechnischen Phänomene ist in diesem Sinne natürlich die Verdunstung respektive die Verdampfung von Wasser. Dies führt dann zu den Niederschlägen, die etwas Unruhe bringen ins Gleichgewicht der Gravitation.
In dieses Kapitel gehören auch die Schnee und Eismassen, die vor allem dank ihren markanten Schmelz-Enthalpien grosse wärme-stabilisierende Wirkungen haben.
Luft
Die Luft ist wiederum ein Wärmemedium, das wärmetechnisch mit allen wärmeaktiven Medien interagiert. Sie ist der Hauptakteur im klimatischen Zirkus. Sie spielt mit den Wärmeeigenschaften aller Mitspieler.
Die eigentliche Windkraft ist da nur eine eher kleine Energie-Komponente ihrer Allmacht. Die eigentlichen Wärmeflüsse, die über dieses Medium laufen sind meistens guten Gemütes.
Technische Quellen
Die technischen Kraftwerke, womit wir einen bescheidenen Zugang bekommen zu diesen riesigen physikalischen Wärmetauschprozessen profitieren vom komplexen Zusammenspiel dieser fundamentalen Medien. Erde, Wasser und Luft:
- Wasserkraftwerke
- Wärmepumpen
- Windkraftwerke
Vegetative Wärme-Speicher
Verbrennungs-Wärme
Die komplette Geschichte um das Feuer, respektive die Wärmeerzeugung über Verbrennungsprozesse basierend auf Produkten unserer Vegetation. Es sind dies Energiespeicher mit unterschiedlich tiefer Zeitgeschichte. Sie haben alle über die Photosynthese Sonnenenergie (Sonnenlicht) gespeichert. Diese Speichereinlagerung dauert bei gewissen Bäumen über Jahrhunderte. Alle diese vegetativen Energieeinlagerungen basieren auf der direkten biochemischen Umwandlung der Sonnenstrahlung. Die Konsum-Wärme wird also erst bei der Verbrennung erzeugt.
Biotreibstoffe
Als Biotreibstoffe bezeichnen wir Ressourcen aus saisonaler Erzeugung. Diese saisonalen Pflanzenprodukte liefern flüssige oder gasformige Brennstoffe, - Alkohole oder Kohlenwasserstoffe.
Holz
Holzartige Brennstoffe haben mehrjährige Wachstumszyklen. Dies sind also Sonnenenergieträger die von Sträuchern und Bäumen über Jahre und Jahrzehnten gebildet werden.
Fossile Brennstoffe
Diese Brennstoffe bilden sich erst durch erdgeschichtliche Prozesse, sind also meist mehrere Hundert Millionen Jahre alt. Diese Speicherform besteht aus vegetativen Speicherprodukten, die mittels geologischer Katalysatoren verdichtet wurden..
Technische Quellen
- Verbrennungsmotoren
- Turbinen
- Heizofen
- Feuerstelle
- Thermische Kraftwerke