Thermodynamische Solarenergie

Thermodynamische Solarenergie
Die Wärme der Sonne kann man als primäre Energiequelle verwenden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Das
geschieht in einem Sonnenwärmekraftwerk (auch solarthermisches Kraftwerk genannt). Im Unterschied zur
Photovoltaik, in der die Sonnenenergie direkt in elektrischen Strom umgewandelt wird, wird in einem
Sonnenwärmekraftwerk die Sonnenstrahlung zum Erwärmen einer Flüssigkeit gebraucht. Die erwärmte Flüssigkeit
wird dann ganz ähnlich wie in herkömmlichen Kraftwerken als Energieträger genutzt. Während die Wärme aber in
herkömmlichen Kraftwerken durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe erzeugt wird, geschieht das in
Sonnenwärmekraftwerken durch die Konzentration der Sonnenstrahlung auf einen Brennpunkt.
Sonnenwärmekraftwerke erreichen höhere Wirkungsgrade und verlangen meist niedrigere Investitionen als
Photovoltaikanlagen, haben jedoch höhere Betriebs- und Wartungskosten und erfordern eine bestimmte Mindestgröße.
Sie sind nur in besonders sonnenreichen Regionen wirtschaftlich einsetzbar, so z.B. in Wüstengebieten Nordafrikas, im
Nahen Osten und in Südeuropa.
Funktionsweise
Es gibt verschiedene Konzepte für die Nutzung der Sonnenwärme zur Energiegewinnung. In den Solarturmkraftwerken
wird die Brennkammer, die in den herkömmlichen Kraftwerken mit Öl, Gas oder Kohle funktioniert, durch eine „solare
Brennkammer“ auf einem Turm ersetzt. Bei Sonnenschein positionieren sich hunderte bis tausend Spiegel automatisch
so, dass das Sonnenlicht auf den zentralen Absorber reflektiert wird. Die starke Konzentration der Sonneneinstrahlung
lässt an der Spitze des Turms Temperaturen bis zu mehreren 1000 °C entstehen. Die sinnvoll benutzbaren Temperaturen
liegen bei ca. 1300 °C. Der thermodynamische Wirkungsgrad hängt nämlich wesentlich von der Höhe der Temperatur
in der Flüssigkeit ab. Das verwendete Wärmeträgermedium ist entweder flüssiges Nitratsalz, Wasserdampf oder
Heißluft.
Schema eines Solarturmkraftwerks
Einsatz
Die größten derzeit existierenden Anlagen (2006) sind „Solar Two“ (10 MW, Arbeitstemperatur: 290-570 °C) in
Kalifornien. Ein Solarturmkraftwerk bei Sevilla (Spanien) hat gegenwärtig eine Leistung von 11 MW. Es ist geplant,
dass es in Zukunft eine Gesamtleitung von etwa 300 MW erzeugt.
In Deutschland wurde im Juli 2006 mit dem Bau eines solarthermischen Versuchskraftwerks in Jülich (NordrheinWestfalen) begonnen, das 2008 in Betrieb gehen und 1,5 MW Leistung erbringen soll. In Zukunft könnte dieses
Kraftwerk bei fehlender Sonneneinstrahlung auch konventionell mit Biomasse betrieben werden. Langfristig ließe sich
mit Hilfe dieser Technologie sogar Wasserstoff durch Sonnenenergie erzeugen.
(nach Wikipedia)
Paolo Camassa, Franca Quartapelle, 2007
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