Solarkraftwerke
– Aus konzentrierter Sonnenenergie entsteht zunächst Wärme, dann Strom
In weniger als einer Stunde
sendet die Sonne nach Angaben der Fraunhofer- Gesellschaft (FhG) soviel Energie
auf die Erde, wie wir Menschen in einem Jahr verbrauchen1). In
Zeiten knapper und teurer fossiler Rohstoffe gilt es, diese regenerative
Energiequelle verstärkt nutzbar zu machen, und zwar auch durch Solarkraftwerke
auf Basis der Concentrated Solar Power Technologie (CSP).
Während die Photovoltaik eine
Technik zur dezentralen Nutzung der Sonnenenergie ist, liegt die Stärke von
Solarkraftwerken in der zentralen Energieerzeugung. Allein in den unbesiedelten
Wüsten Nordafrikas ließe sich nach Berechnungen des Fraunhofer-Instituts für
solare Energiesysteme (FhG ISE) ein Vielfaches des europäischen Strombedarfs
erzeugen2). Damit sind Solarkraftwerke eine bedeutende
Technologieoption für einen nachhaltigen Energiemix der Zukunft. Sie werden
voraussichtlich unmittelbar zur CO2-Minderungsstrategie der Europäischen Union
beitragen. Nach einer Greenpeace-Studie spart jede Kilowattstunde Solarstrom
etwa 0,6 kg CO2, damit könnte durch den Einsatz von Solarkraftwerken weltweit
bis 2020 die Emission von rund 154 Millionen Tonnen CO2 verhindert werden3).
Einfache Funktionsweise und bewährte Technologie
Solarkraftwerke mit
Parabolrinnentechnologie sind Dampfkraftwerke, die aus Wärme Strom erzeugen.
Die Sonne liefert dabei die Energie, die nötig ist, um die Turbinen
anzutreiben. Im Solarfeld des Kraftwerks konzentrieren parabolisch geformte und
in langen Reihen angeordnete Spiegel die einfallenden Sonnenstrahlen bis zu
80-fach auf ein Absorberrohr, in dem ein Wärmeträger auf rund 400 Grad Celsius
erhitzt wird. Im zentralen Kraftwerksblock wird dann in einem Wärmetauscher der
Dampf erzeugt, der eine konventionelle Dampfturbine antreibt. Moderne
Speichertechnik macht den Solarstrom bei ungünstigem Wetter und in der Nacht
verfügbar: Der im Solarfeld umlaufende Wärmeträger ist ein Speicher, der
kurzfristige Bewölkungsphasen überbrücken kann. Salzspeicher gewährleisten
zusätzlich eine verlässliche Stromversorgung über viele Stunden, in denen die
Sonne nicht scheint. Damit ist diese Technologie interessant für eine
kontinuierliche Stromerzeugung. Durch die Anwendung der Speichertechnik kann die
Turbine außerdem sehr lange unter Volllast und dadurch mit einem hohen
Wirkungsgrad laufen.
Neue Maßstäbe für Solarkraftwerke
Die Qualität des
Absorberrohres ist ausschlaggebend dafür, wie wirkungsvoll das Solarkraftwerk
arbeitet. Das Absorberrohr muss möglichst viel Sonnenstrahlung absorbieren und
darf fast keine Wärme abstrahlen.
Zukünftige Solarfelder sollen
entweder direkt Dampf erzeugen oder Salzschmelzen statt Thermoöl als
Wärmeträger verwenden, um den Kraftwerksprozess bei mindestens 500 Grad Celsius
und dadurch mit höheren Wirkungsgraden betreiben zu können. Auf diese Weise
lässt sich Solarstrom noch günstiger herstellen.
Gute Voraussetzungen
Solarkraftwerke sind besonders
effizient bei einer hohen Sonneneinstrahlung. Sie bieten deshalb nicht nur den
südlichen Mitgliedstaaten der EU, sondern auch vielen wirtschaftlich
benachteiligten Regionen im Sonnengürtel der Erde gute Entwicklungschancen.
Angesichts des drohenden Klimawandels wird durch Solarkraftwerke eine
Möglichkeit eröffnet, den Anteil der Erneuerbaren Energien an der
Stromerzeugung gerade in diesen Ländern erheblich zu erhöhen. Als
Dampfkraftwerke sind Solarkraftwerke mit fossilen Energiequellen oder Biomasse
kombinierbar: Parabolrinnen-Solarfelder lassen sich an konventionelle Kraftwerke
ankoppeln. Gerade im Sonnengürtel der Erde kann damit eine sichere
Energieversorgung mit hohem Solaranteil realisiert werden.
Quellen: 1) FHG Magazin,
2/2008; 2) FhG ISE, Solar Thermal Power Generation, 7/2003;
3) Greenpeace, Solar Generation II, 10/2004.
