Solarthermiekraftwerke Strom aus gebündelten Sonnenstrahlen
Solarthermische Kraftwerke bündeln mit Spiegeln die Sonnenstrahlen. Wie mit einem Brennglas erzeugen sie Hitze und verwandeln diese Energie in Strom. Am besten geht das im gleißenden Schein der Wüstensonne.
Ein Solarthermiekraftwerk, auch Sonnenwärmekraftwerk genannt, wandelt die Strahlung der Sonne in Wärme um. Im Gegensatz zu Sonnenkollektoren nutzt es die Wärme nicht direkt, sondern erzeugt damit elektrischen Strom. Es gibt unterschiedliche Bauformen von Solarthermiekraftwerken. Das Grundprinzip ist jedoch bei allen das gleiche: Sonnenlicht wird gebündelt und erhitzt eine Flüssigkeit oder Dampf. Damit lassen sich Turbinen antreiben, die mit Generatoren elektrischen Strom erzeugen.
Parabolrinnenkraftwerk
Prizip eines Parabolrinnenkraftwerkes
Bei einem Parabolrinnenkraftwerk bündeln gewölbte Spiegel das einfallende Sonnenlicht in einer Brennlinie. Dort verläuft ein dünnes Absorberrohr, in dem sich Wasserdampf oder ein Thermoöl befindet. Die Sonneneinstrahlung erhitzt den Inhalt des Rohres auf mehrere hundert Grad Celsius, der dann über Leitungen zu Turbinen geleitet wird. Meist werden die rinnenförmigen Spiegel permanent der Sonne nachgeführt, damit die Anlage den ganzen Tag über möglichst viel Energie erzeugen kann.
Solarturmkraftwerk
Solarturm-Kraftwerk
Das Sonnenlicht lässt sich auch in einem einzigen Punkt bündeln. Die bekannteste Bauform für diese Methode ist das Solarturmkraftwerk: Hunderte von computergesteuerten Brennspiegeln lenken das Sonnenlicht auf die Spitze eines Turms. Am Brennpunkt befindet sich ein vergleichsweise kleiner Absorber, in dem es rund 1.000 Grad Celsius heiß werden kann. Die Wärmeenergie wird dazu benutzt, um Dampf zu erzeugen, der Turbinen mit Generatoren antreibt.
Strom bei jedem Wetter und rund um die Uhr
Parabolspiegel im solarthermischen Kraftwerk in der Nähe von Las Vegas.
Solarthermiekraftwerke haben einen relativ niedrigen Wirkungsgrad. Gegenüber Photovoltaik-Anlagen haben sie jedoch einen großen Vorteil: Die aus dem Sonnenlicht gewonnene Wärme lässt sich speichern, zum Beispiel in Flüssigsalztanks oder Blöcken aus Hochtemperaturbeton. Nachts oder bei schlechtem Wetter wird die Energie dann wieder freigegeben und treibt die Turbinen an. In Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung, zum Beispiel im Winter, lässt sich die zur Stromerzeugung notwendige Wärme auch anders erzeugen, etwas mit einem an die Anlage gekoppelten Gaskraftwerk. Solarthermiekraftwerke könnten also kontinuierlich Strom liefern und so die Grundlast im Stromnetz decken.
Kommerzielle Anlagen
Solarthermisches Kraftwerk in Jülich
1985 ging in den USA das erste kommerzielle solarthermische Kraftwerk in Kramer Junction in Kalifornien in Betrieb. Weitere Anlagen stehen in den Staaten Nevada, Kalifornien, Arizona und Florida. Auch in Europa wird Solarthermie genutzt: Seit 2007 speist in Andalusien das Solarkraftwerk Planta Solar Strom ins spanische Stromnetz ein. Etliche Anlagen sind seitdem im sonnenreichen Südspanien dazu gekommen. In Deutschland gibt es dagegen nur ein Versuchskraftwerk in Jülich.
Desertec - der Traum vom Solarstrom aus der Wüste
Desertec war ein hochambitioniertes Projekt mit dem Ziel, Energie dort zu erzeugen, wo erneuerbare Quellen reichlich vorhanden sind. Der Strom sollte entweder vor Ort verbraucht oder mit Hochspannungsleitungen über weite Strecken transferiert werden. Im Zentrum stand die Idee, Solarthermiekraftwerke in Nordafrika zu errichten und den von ihnen produzierten Strom über das Mittelmeer nach Europa zu leiten. 17 Prozent des europäischen Strombedarfs ließen sich so decken, berechnete das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR im Jahr 2009. Auch die Kosten prognostizierte das DLR: 400 Milliarden Euro sollte der Bau von 50 Solarthermiekraftwerken und der Hochspannungsleitungen bis 2050 kosten. Angesichts dieser Summe beteiligten sich viele deutsche Industrie- und Finanzunternehmen am Wüstenstrom-Projekt, zogen sich aber nach einiger Zeit auch wieder aus dem Projekt zurück. Gründe dafür waren unter anderem Zweifel an der Finanzierbarkeit und die unruhige politische Lage in Nordafrika.
Erfolg für Solarthermie in Marokko
NOORo III, Teil des riesigen Solarkraftwerks in Marokko
Desertec blieb aber nicht folgenlos. Marokko führte seine Pläne für Solarthermiekraftwerke weiter, auch als das Projekt Desertec im Wüstensand verlief. Prestigeträchtiges Beispiel ist die Anlage NOORo in der Nähe der Stadt Ouarzazate am Rand der Sahara. Die Anlage erstreckt sich über eine Fläche von 30 Quadratkilometern, auf der vier Kraftwerkseinheiten stehen. Bei NOORo 1 und 2 handelt es sich um Parabolrinnenkraftwerke mit einer maximalen Leistung von 160 beziehungsweise 200 Megawatt. NOORo 3 ist ein Solarturmkraftwerk, dessen Turm 247 Meter in die Höhe ragt. Die maximale Leistung beträgt 150 Megawatt. NOORo 4 soll hingegen mit Photovoltaik maximal 72 Megawatt erzeugen. Die maximale Gesamtleistung von NOORo liegt also bei 582 Megawatt. Zum Vergleich: Das leistungsstärkste Atomkraftwerk Deutschlands Isar 2 bei Landshut erreicht knapp 1.500 Megawatt. Finanziert wurde das Projekt NOORo von vielen Geldgeben aus dem Ausland. Darunter war auch die deutsche KfW-Bank.