16.06.09 Erneuerbare Energie

Hintergrund: Worauf die Pläne für die Mega-Solarkraftwerke basieren

Die Umweltschutzorganisation Greenpeace hatte bereits Ende Mai eine Studie zu den Chancen der solarthermischen Energieerzeugung vorgelegt. Solarthermische Kraftwerke könnten demnach bis zu einem Viertel des weltweiten Strombedarfs decken. Die erforderliche Technik sei vorhanden. Die notwendigen Kraftwerke, Speicherkapazitäten und Übertragungsnetze seien technisch ausgereift und erprobt. Es fehle jedoch ein deutliches politisches Signal der Bundesregierung.

Laut der Studie ist das Energiepotenzial für solarthermische Kraftwerke gigantisch: Bis 2050 könnten Solarkraftwerke mit einer Gesamtkapazität von 1.500 Gigawatt gebaut werden. Sie könnten jährlich 7.800 Terrawattstunden sauberen Strom erzeugen – drei Mal so viel Strom, wie zurzeit alle Atomkraftwerke der Welt gemeinsam produzieren. Da die solarthermischen Kraftwerke vor allem Kohlekraftwerke ersetzen würden, könne die jährliche Einsparung von Kohlendioxid bis zum Jahr 2050 auf 4,7 Milliarden Tonnen ansteigen. Das sei sechsmal mehr, als Deutschland im Jahr 2008 ausgestoßen habe.

Die Studie „Sauberer Wüstenstrom“ kann hier kostenlos herunter geladen werden: Opens external link in new windowMausklick.


Hintergrund zur Technik: Sonnenenergie

Eine Vielfalt von Anlageformen nutzt die Energie des auf die Erde fallenden Sonnenlichts. Photovoltaische Anlagen erzeugen daraus Strom, solarthermische teilweise nur Wärme, teilweise auch Wärme und Strom.

Bei der Photovoltaik wandeln Solarzellen Sonnenlicht in elektrischen Strom um. 

Lange bekannt, aber noch riesiges Potenzial: Solarthermie
Die Solarthermie erzeugt Wärme aus Sonneneinstrahlung; in solarthermischen Großkraftwerken dient die Wärme auch zur Stromerzeugung.


Solarthermische Kraftwerke

Solarthermische Kraftwerke nutzen Hochtemperaturwärme aus konzentrierenden Sonnenkollektoren, um eine konventionelle Kraftmaschine anzutreiben. Die Anlagen können zur reinen Stromerzeugung, aber auch zur Kraft-Wärme-Kopplung eingesetzt werden, also zur kombinierten Erzeugung von Strom und Prozesswärme.
Um die im Kraftwerksbetrieb erforderliche Verfügbarkeit der Anlage auch zu einstrahlungsarmen Zeiten oder Nachts zu erreichen, wird bei den bestehenden Prototyp-Anlagen an Verfahren zur effizienten thermischen Speicherung der erzeugten Solarwärme gearbeitet. Eine Alternative dazu wäre ein konventioneller fossil gefeuerter Kessel. Die Kraftwerke könnten dann doppelt genutzt werden: tagsüber als Solarkraftwerk und nachts als Teil des konventionellen Kraftwerksparks. Dies könnte die Markteinführung solcher Systeme unterstützen.


Parabolrinnenkraftwerke

Bei diesem Konzept wird das Sonnenlicht durch parabolisch gekrümmte Spiegel auf ein Absorberrohr konzentriert, das sich dabei auf etwa 400°C erhitzt. Ein evakuiertes Glashüllrohr schützt das Absorberrohr gegen Wärmeverluste. Ein im Rohr strömendes Thermoöl führt die absorbierte Wärme ab, die über einen Wärmetauscher zur Dampferzeugung genutzt wird. Der so erzeugte Dampf dient zum Antrieb eines konventionellen Dampfturbinen-Generator-Satzes. Auch die Integration in den Dampfteil eines modernen Gas- und Dampfturbinenkraftwerks (GuD) ist möglich.

Als mögliche Alternative zur Parabolrinne gilt der Fresnel-Kollektor. Er besteht aus einzelnen Facetten gerader Spiegel. Die Lichtbündelung ist schwächer als bei Parabolrinnen, aber das gesamte System ist einfacher und billiger. 


Solarturmkraftwerke 

Beim Solarturmkraftwerk wird die Sonnenstrahlung durch ein Feld einzeln nachgeführter Spiegel (Heliostaten) auf die Spitze eines Turmes konzentriert. Hierbei sind Temperaturen bis über 1.000°C möglich. In der Turmspitze befindet sich ein Absorber, der die Strahlung in Wärme umwandelt und an ein Wärmeträgermedium abgibt, das die Wärme einem konventionellen Kraftwerksprozess zuführt.


Paraboloidkraftwerke (Dish-Stirling-Systeme)

In einem Paraboloidkraftwerk konzentriert ein zweiachsig der Sonne nachgeführter Parabolspiegel die Sonnenenergie direkt auf einen im Brennpunkt des Spiegels aufgehängten Absorber. Das Arbeitsgas (Helium, Luft) darin erhitzt sich auf bis zu 900°C und treibt einen Stirlingmotor oder eine Gasturbine neben dem Absorber an. Damit kann ein Leistungsbereich bis zu einigen MW abgedeckt werden.


Aufwindkraftwerke

In Aufwindkraftwerken erwärmt die Sonne unter riesigen Glashäusern Luft. Die warme Luft strömt zu einem in der Mitte der Glashäuser stehenden Kamin, in dem sie aufsteigt. Der so entstehende starke Zug wird zum Antrieb von im Kamin installierten Windturbinen zur Stromerzeugung genutzt.
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