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Solarthermische Kraftwerke in Kalifornien, Nevada und Deutschland
- 2009 wurde das Solarthermische Demonstrations- und Versuchskraftwerk Jülich in Testbetrieb genommen. Bild: DLR
In den Vereinigten Staaten werden schon seit 25 Jahren solarthermische Kraftwerke erprobt und genutzt. Während dort aber nach dem Bau der ersten Anlagen bisher keine weiteren folgten, wurde 2008 in Jülich bei Aachen das erste Solarturmkraftwerk in Deutschland gebaut.
Kalifornien / Nevada
1984 begann in den USA der kommerzielle Betrieb mit solarthermischen Kraftwerken. Neun Parabolrinnen-Solarkraftwerke des Typs SEGS (Solar Electricity Generation System) in der Mojave-Wüste in Südkalifornien mit einer Leistung von 354 Megawatt (MW) produzieren in Kombination mit herkömmlichem Erdgas jährlich etwa 800 Megawattstunden (MWh) Solarstrom. Sie bilden so als Verbund den weltweit größten Solarbetrieb dieser Art und sind seit nunmehr über 15 Jahren zuverlässig in Betrieb. Die Einrichtung hat insgesamt 400.000 Spiegel und benötigt 4 km2 Fläche. Die eingesetzten Systeme sind die gegenwärtig kostengünstigste Variante, um aus Sonnenenergie Strom zu gewinnen.
Ein weiteres Kraftwerk namens Nevada Solar One mit einer Leistung von 64 MW wurde in Boulder City/Nevada errichtet und ging im Juni 2007 ans Netz. Der Wirkungsgrad dieses Kraftwerktyps ist mit 14 Prozent angegeben.
Deutschland
Deutsche Forschungsinstitute und Firmen sind seit Jahren in der Entwicklung solarthermischer Kraftwerkstechnik engagiert. Sowohl bei zentralen Komponenten, wie Spiegelsystemen und Receivern, als auch bei Auslegung und Konzeption kompletter Systeme inklusive der Kraftwerkstechnik zählen sie technologisch zur Weltspitze.
Die Stadtwerke Jülich haben im Januar 2009 gemeinsam mit der Kraftanlagen München GmbH, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) und dem Solar-Institut Jülich der FH Aachen das "Solarthermische Demonstrations- und Versuchskraftwerk Jülich" mit einem Solarturm samt Heliostatfeld mit einer installierten Leistung von 1,5 MW in Testbetrieb genommen.
Sobald die Sonne scheint, richten sich die zweiachsig der Sonne nachgeführten Spiegel so aus, dass das Sonnenlicht auf den Turm reflektiert und bis zu 1000-fach konzentriert wird. Der Receiver besteht aus einer Vielzahl von einzelnen quadratischen Absorbern aus einer speziellen porösen Keramik, die sich durch die einfallenden Sonnenstrahlen erhitzen. Umgebungsluft von außen und erkaltete Luft aus dem Luftkreislauf wird angesaugt und bis auf 700 °C aufgeheizt. Die heiße Luft wird dann zur Erzeugung von Wasserdampf und zum Antrieb einer Turbine genutzt. Im letzten Schritt wandelt ein Generator die Rotationsenergie der Turbine in elektrischen Strom um, der in das öffentliche Netz eingespeist wird.
Die erhitzte Luft kann auch einem thermischen Speicher, bestehend aus einer keramischen Schüttung innerhalb eines isolierten Stahltanks, zugeführt werden. Wenn die Sonne nicht scheint, kann Wärme aus dem Speicher abgeleitet und wiederum Wasserdampf und damit Strom erzeugt werden. Zeitpunkt und Umfang der Stromeinspeisung sind auf diese Weise exakt berechenbar.
Dieses Demonstrations- und Versuchskraftwerk soll der weiteren Erprobung der Baukomponenten dienen. Im Rahmen des Projekts soll das Gesamtsystem mehrere Jahre getestet werden. Angestrebt wird der Schritt von der Entwicklung zur Vermarktung von Solarturmkraftwerken. In der darauffolgenden Stufe wollen die Jülicher Forscher testen, ob die Anlage zum Hybridkraftwerk ausgebaut werden kann, dessen Gasturbine auf der Basis von Biomasse betrieben wird. Langfristig soll sogar die direkte solare Erzeugung von Wasserstoff ermöglicht werden.
