Konzentrierte Sonne (2)

Solarthermische Kraftwerke

Teil 2: Das Parabolrinnenkraftwerk
Unter Solarthermie versteht man die Umwandlung der einfallenden Sonnenstrahlung in Wärmeenergie. In Deutschland wird dieses Prinzip bei Dachkollektoren zur Warmwassererzeugung genutzt. In sonnenreichen Ländern können in Parabolrinnen-Kraftwerken durch Konzentration der direkten Strahlung so hohe Temperaturen erreicht werden, dass die Wärmeenergie genutzt werden kann, um Dampfturbinen anzutreiben und so Strom zu produzieren. Anders als Strom aus Wind oder Photovoltaik kann der Strom aus solarthermischen Kraftwerken mit Hilfe von thermischen Speichern oder durch Zufeuerung von Brennstoffen kostengünstig und planbar – z. B. auch nach Sonnenuntergang – bereitgestellt werden. Die zum Bau erforderlichen Materialien, vor allem Glas, Stahl und Beton, sind weltweit verfügbar.

Die von der Sonne bereitgestellte Energiemenge ist gigantisch und lässt sich gezielt nutzen. Der folgende Effekt ist jedem bekannt: Durch Bündelung der Sonnenstrahlen mit einer Lupe lassen sich Temperaturen erreichen, die Papier in Brand setzen können. Parabolrinnen-Kraftwerke nutzen denselben Effekt und bündeln die Sonnenstrahlen mit Parabolspiegeln. Dadurch lässt sich die Solarenergie in großtechnischen Dimensionen nutzen, so dass Öl, Gas, Kohle und Atomkraft als Energieträger langfristig ersetzt werden können.


Photo(Solarmillennium AG):
Funktionsweise der Kollektoren


Die derzeit kostengünstigste Variante, um aus Sonnenenergie planbar Strom zu gewinnen, sind Parabolrinnen- Kraftwerke. Wie bei konventionellen Kraftwerken wird hier Dampf für einen Turbinenprozess erzeugt, nur eben nicht durch die Verbrennung fossiler Energieträger wie Kohle oder Öl, sondern durch konzentrierte Solarstrahlung.
Parabolrinnen-Kraftwerke erreichen nicht nur die höchste Stromausbeute aller Solarkraftwerke, sie überzeugen auch mit ihren wirtschaftlichen Daten. Seit rund 20 Jahren werden neun Kraftwerke mit einer Gesamtkapazität von 354 MW in der Mojave- Wüste in Kalifornien (USA) kommerziell betrieben. Bisher erzeugten sie über 12.000 Gigawattstunden Strom und haben über 2 Mrd. US-Dollar an Vergütungen durch die Einspeisung in das kalifornische Stromnetz erlöst. Diese solare Stromproduktion entspricht fast der Hälfte des bisher auf der Welt erzeugten Solarstroms. Der Rest wurde von hunderttausenden Photovoltaik-Anlagen produziert.

Parabolrinnen-Kraftwerke haben den höchsten Jahres-Wirkungsgrad und die niedrigsten Stromgestehungskosten aller bis heute gebauten Solarkraftwerke. Vor allem können sie durch die Integration von thermischen Speichern planbar Strom bereitstellen, so dass auch nach Sonnenuntergang Strom erzeugt werden kann.


Photo :
Parabolrinnekollektoranlage Kramer Junction, USA


Die Kraftwerke können so wesentlich länger Strom erzeugen, auch zu Zeiten, in denen viel Energie benötigt wird. Das erhöht die Versorgungssicherheit in regionalen Stromnetzen. Keine andere erneuerbare Stromerzeugungstechnologie kann so flexibel verwendet werden wie die der Parabolrinnen-Kraftwerke; sowohl ein Einsatz im Großkraftwerksmaßstab als auch eine Energiespeicherung und ein Hybridbetrieb sowie eine modulare Solarfeld-Ergänzung bestehender Kraftwerke auf konventioneller Brennstoffbasis sind möglich. Auch der Einsatz dieser Anlagen in Kraft-Wärme-Kopplung ist denkbar. Dort wird neben der Stromproduktion auch die überschüssige thermische Energie genutzt. Ein Großteil der Technik stammt aus Deutschland. Der bayerische Autospiegel-Hersteller Flabeg ist derzeit das weltweit einzige Unternehmen, das die gebogenen Spiegel für Parabolrinnen liefern kann. Und die zugehörigen Empfänger kommen entweder von Solel aus Israel oder von Schott. Die deutsche Firma Solar Millenium AG, die die spanischen Solaranlagen projektiert hat, arbeitet daran, die Einsatzmöglichkeiten dieser Kraftewerkstypen noch zu erweitern. So sollen im umweltfreundlichen Hybridbetrieb mit Biogas die Betriebsstunden des Kraftwerks weiter ausgedehnt werden. Die Kombination mit Meerwasserentsalzungsanlagen kann neben dem Energiebedarf auch den Süßwasserbedarf einer Region decken.

 

Bildergalerie

Die Andasol Kraftwerke

7 Photos by DLR / Solarmillennium AG
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Die Andasol-Kraftwerke
Andasol 1 - das größte Solarkraftwerk der Welt

In der Hochebene von Guadix in der Provinz Granada, Spanien, erfolgte im Juni 2006 der Baubeginn des ersten von drei solarthermischen Kraftwerken. Eine Kollektorfläche von mehr als 510.000 Quadratmetern macht Andasol 1 zum größten Solarkraftwerk der Welt. Mit einer elektrischen Leistung von 50 Megawatt und thermischen Speichern wird es nach einer Bauzeit von knapp zwei Jahren ca. 176 Gigawattstunden pro Jahr erzeugen und damit bis zu 200.000 Menschen mit umweltfreundlichem Solarstrom versorgen.

Als Partner für das 300 Mio. Euro Projekt konnte Solar Millennium die spanische ACS/Cobra-Gruppe, größter Baukonzern und Anlagenbauer Spaniens, gewinnen, die im Dezember 2004 Anteile an der Besitzgesellschaft Andasol 1 S.A. übernahm und heute zu 75 Prozent beteiligt ist. An den übrigen 25 Prozent hat sich eine deutsche Investorengruppe beteiligt, die von Solar Millennium vertreten wird. Die ACS/Cobra-Gruppe verantwortet den Bau des Kraftwerks und greift dabei auf Erfahrungswerte von Solar Millennium zurück; so liefert die Flagsol GmbH, Technologietochter der Solar Millennium AG, Engineering-Leistungen für das Solarfeld, also Planung, Auslegung und Bauüberwachung sowie die Steuerung.

Seit Februar 2007 ist auch Andasol 2 im Bau, nachdem die Finanzierungsverhandlungen im Dezember 2006 abgeschlossen wurden. An dem zu Andasol 1 im Wesentlichen baugleichen Kraftwerk ist die ACS/Cobra-Gruppe ebenfalls zu 75 Prozent beteiligt. Der Baubeginn eines dritten Kraftwerks, Andasol 3, soll Ende 2007 erfolgen. Die solarthermischen Andasol-Kraftwerke helfen, die Nachfragespitzen im spanischen Stromnetz in den Sommermonaten abzudecken, die vor allem durch den hohen Energiebedarf der Klimaanlagen verursacht werden.
Mit Hilfe von Flüssigsalztanks, die als thermische Speicher dienen, kann der Strom bedarfsgerecht bereitgestellt werden. Die Solarkraftwerke können so auch nach Sonnenuntergang Strom erzeugen. Die Wärmespeicher bestehen aus je 2 Tanks von 14 m Höhe und 36 m Durchmesser für 28.500 Tonnen Speichermedium. (Quelle : Solarmillennium AG)


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