Solarthermische Kraftwerke

Hohe Energiepreise und wachsende Stromnachfrage vor dem Hintergrund der Klimaproblematik lassen die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien immer attraktiver werden. Für besonders sonnenreiche Regionen sind solarthermische Kraftwerke inzwischen eine wirtschaftliche Option.

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Über vier Technologien lässt sich die Sonnenwärme zur Energiegewinnung nutzen: Parabolrinnen-, Fresnelkollektor- und Turmkraftwerke dienen als netzintegrierte Kraftwerke. Für kleine, dezentrale Anwendungen werden Dish-Stirling-Systeme eingesetzt.

Parabolrinnenkraftwerke

Parabolrinnenkollektoren aus gewölbten Spiegeln bündeln das Sonnenlicht auf ein in ihrer Brennlinie verlaufendes Absorberrohr. In dieser Rohrleitung zirkuliert als Wärmeträger entweder Thermoöl oder überhitzter Wasserdampf. Das Thermoöl wird mittels eines Wärmetauschers zur Dampferzeugung genutzt, der Wasserdampf kann schon direkt einer zentral angeordneten Dampfturbine zugeführt werden, die, wie in einem konventionellen Dampfkraftwerk, an einen Generator gekoppelt ist. Für ein Kraftwerk sind Hunderte von Rinnen in Nord-Süd-Richtung angeordnet. Sie werden der Sonne im Tagesverlauf von Ost nach West nachgeführt.

Fresnelkollektorkraftwerke

Fresnel-Spiegel-Kollektoren bündeln das Sonnenlicht über mehrere parallele, ebenerdig angeordnete, ungewölbte Spiegelstreifen auf das Absorberrohr. Ein Sekundärspiegel hinter dem Rohr lenkt die Strahlung auf die Brennlinie. Die Streifen werden einachsig nachgeführt. Das Absorberrohr wird dagegen nicht bewegt. In der Kraftwerkstechnik entsprechen sie ebenfalls Dampfkraftwerken.

Solare Turmkraftwerke

Turmkraftwerke kombinieren einen auf einem Turm montierten zentralen Absorber (Receiver) und ein Feld darauf ausgerichteter, ebener Spiegel (Heliostaten). Diese zweiachsig der Sonne nachführbaren Spiegel konzentrieren das einfallende Sonnenlicht auf den Receiver. Die dort entstehende Wärme erhitzt Wärmeträgermedien, wie flüssiges Nitratsalz, Wasserdampf oder Heißluft, welche Temperaturen bis 1.100 °C erreichen können. Konventionelle Kraftwerksprozesse schließen sich an.

Dish-Stirling-Kraftwerke

Ein großer Paraboloidspiegel bündelt das Sonnenlicht auf einen im Brennpunkt angebrachten Wärmeempfänger. Dem ist als Stromerzeuger ein Stirlingmotor nachgeschaltet, der die thermische Energie direkt in mechanische Arbeit umsetzt. Die Größe des Spiegels, der zweiachsig nachführbar ist, wird durch mögliche Windlasten begrenzt und beträgt bis zu 25 m Durchmesser. Die elektrische Leistung liegt zwischen 5 und 50 kW. Die Module eignen sich zur dezentralen Energieversorgung. Mehrere solcher Anlagen lassen sich auch zu einem Solarkraftwerk verbinden.

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