| Aktuelle Möglichkeiten der Solarnutzung |
 In naher Zukunft erreichen wir das Fördermaximum von Öl und Erdgas. Die schon jetzt bestehende Energiekrise wird sich weiter verschärfen. Gleichzeitig benötigen Schwellenländer wie China und Indien immer mehr Energie für ihre schnell wachsenden Wirtschaften. Die Nachfrage reguliert den Preis, so dass Preissteigerungen unausweichlich sind. Aktuell wird Energie größtenteils aus fossilen Energieträgern gewonnen, deren Nutzung umweltschädigend ist und deren Vorräte endlich sind. Neue Energiequellen sind gefragt, welche umweltschonend, nachhaltig und groß genug bzw. regenerativ sind, um den weltweiten Energiebedarf zu decken. Neben der Wind- und Wasserkraft ist die Sonnenenergie eine vielversprechende Möglichkeit. Doch wie weit sind Forschung und Entwicklung in der Solartechnik?
Besonders interessant und vielversprechend für Industrie und Wissenschaft sind Solarwärmekraftwerke. Obwohl die Technik relativ jung ist, gibt es bereits Erfolge in Forschung und wirtschaftlicher Umsetzung. Diese Kraftwerkstypen, welche nur in sonnenreichen Regionen rentabel einsetzbar sind, überzeugen durch ihren hohen Wirkungsgrad, ihre Leistungsfähigkeit und großes technisches Potenzial.
Für weitere Informationen vgl. auch die Broschüre des BINE-Informationsdienstes "Solarthermische Kraftwerke" (4 S., PDF-Datei, 362 kB).
Solarfarmkraftwerke (auch Parabolrinnenkraftwerke)
Foto: Kramer Junction (Quelle: DLR)
Solarfarmkraftwerke nutzen Parabolrinnenkollektoren (gewölbte Spiegel), um die Direktstrahlung der Sonne auf einen Absorberrohr zu fokussieren. Dort wird ein Wärmeträgermedium erwärmt, das in einem Wärmetauscher Dampf erhitzt, der dann eine Turbine antreibt. Schon seit 1985 wird in Kramer Junction, Südkalifornien, kommerziell Solarstrom produziert. Neun Anlagen, mit insgesamt 2 Millionen m2 Parabolrinnenfläche, erzeugen 354 MW Leistung und produzierten bis 2001 insgesamt fast 10 Milliarden kWh Solarenergie (Quelle: Forschungsverbund Sonnenenergie; DLR). Seit 2005 wird Kramer Junction von der Firma FPL Energy betrieben und weiter ausgebaut.
Auch in Europa erkennt man zunehmend die Zukunftsfähigkeit der Solarenergie. So wurde in Spanien im Jahre 2002 das Einspeisegesetz reformiert und somit ein Bauboom für Solarkraftwerke ausgelöst. Der Solarstromproduzent erhält nun von der spanischen Regierung zusätzlich zum Marktpreis für Strom eine Vergütung von 12,02 Cent. Somit ist Solarenergie in Spanien wirtschaftlich rentabel. In Andalusien wurde im Juli 2006 mit dem Bau von AndaSol 1 begonnen. Die 200 Millionen Euro teure Anlage kommt mit 510.000 m2 Kollektorfläche auf eine elektrische Leistung von 50 MW und kann so 200.000 Menschen mit Strom versorgen. Zusätzliche Flüssigsalzspeicher mit einer thermischen Kapazität von 6 Volllaststunden ermöglichen es, auch nach Sonnenuntergang Strom zu produzieren und bedarfsgerecht dem Kunden bereitzustellen. (Quellen: Solar Millenium AG, BINE).
Weitere Informationen zur Anlage in Kramer Junction: Solel Solar Systems Ltd., FPL Energy, LLC (beide englisch)
Broschüre über Solarfarmkraftwerke vom ForschungsVerbund Sonnenenergie (FVS) (9 S., PDF-Datei, 749 kB)
Solarturmkraftwerke
Foto: Solarturmkraftwerk in Spanien (Quelle: PSA/DLR)
Hier fokussieren Spiegel die Sonnenstrahlen auf einen zentralen Absorber, der auf einem Turm angebracht ist. Die Wärmeenergie wird dann in einer Dampf- oder Gasturbine zu Strom umgewandelt. Die größten Solarturmanlagen gibt es in den USA ("Solar Two", 10 MW Leistung) und Spanien (verschiedene Forschungseinrichtungen). Zusätzlich werden in Spanien gerade verschiedene Anlagen geplant und gebaut. Ein Beispiel: 15 km westlich von Sevilla wird mit "PS 10" ein 11 MW starkes Solarturmkraftwerk errichtet (Quelle: Solarserver). Der Turm ist 90 m hoch und verfügt über einen 305 m2 großen Wärmespeicher. Dort wird Energie für 1 Volllaststunde gespeichert (Quelle: BINE und euroenergy.net). In Deutschland wurde 2006 in Jülich (Nordrhein-Westfalen) auch mit dem Bau eines Solarturmkraftwerkes begonnen. Es soll ab 2008 1,5 MW leisten. Der Bau ist umstritten, da Solarturmkraftwerke auf kontinuierliche und intensive Sonneneinstrahlung angewiesen sind. Kritiker schließen deshalb eine rentable Nutzung in Mitteldeutschland aus (Solarenergie-Förderverein Deutschland e.V.).
Pressetext des BMU zum Solarkraftwerk Jülich, Juli 2006 (1 S., PDF-Datei, 88 kB)
Paraboloidkraftwerke
Zweiachsig drehbare Paraboloidspiegel (ähnlich einer verspiegelten Halbkugel) reflektieren das Sonnenlicht auf einem im Brennpunkt angebrachten Absorber. Der Spiegeldurchmesser reicht von 3 m bis 25 m. Höchstleistungen bis zu 50 kW Strom sind möglich (Quelle: BINE). Diese Anlagen eignen sich besonders gut zur netzfernen und dezentralen Energieversorgung. Es gibt auch die Möglichkeit, anstatt eines Absorbers einen Dish-Stirling-Motor anzuschließen, welcher Sonnenenergie direkt in mechanische Energie umwandelt. Seit Dezember 2000 bzw. Juli 2001 werden im spanischen Almería mit zwei Prototypen des Euro-Dish-Systems Betriebserfahrungen gesammelt, um die Technik zu perfektionieren.
Foto: Dish-Stirling-Anlage (Quelle: Wikipedia)
Thermikkraftwerke
Thermikkraftwerke nutzen sowohl direkte als auch diffuse Sonnenstrahlung. Sie funktionieren nach dem physikalischen Prinzip, dass warme Luft nach oben steigt. Unter einem großflächigem Glasdach wird Luft durch Sonneneinstrahlung erhitzt. Die warme Luft strömt zur Mitte der Anlage in einen Kamin. Der dort entstehende Aufwind wird mit Turbinen in Strom umgewandelt. Das erste kommerzielle Thermikkraftwerk ist in Australien nahe Mildura geplant. Der Kamin soll 1000 m hoch und von einer 35 km2 großen Kollektorfläche umgeben sein. Damit wäre dies das höchste Gebäude der Welt. Die technische Umsetzung eines Kamins dieser Höhe ist möglich und relativ einfach umzusetzen, da die Konstruktion nur aus Stahlbeton besteht. Kombiniert man die Kollektorfläche mit geschlossenen Wasserschläuchen unter dem Glasdach, ist das Thermikkraftwerk in der Lage, auch nach Sonnenuntergang Strom zu produzieren. Die Schläuche erhitzen sich im Laufe des Tages und geben die gespeicherte Wärme kontinuierlich in der Nacht ab. Bis zu 200 MW Leistung sollen mit der Anlage produziert werden. Knackpunkt des Projektes ist die Finanzierung. Fast alle Mittel werden für den Bau der Anlage gebraucht. Somit muss ein großer Teil der Finanzen schon zu Baubeginn bereitstehen und kann nicht über einige Jahre gestreckt werden, wie es bei fossilen Kraftwerken der Fall ist. Dafür sind die Kosten für Wartung, den laufenden Betrieb und Instandhaltung nach dem Bau der Anlage sehr gering.
Information der Planer und Betreiber des australischen Projektes, EnviroMission Ltd. (englisch)
Ausführliche Broschüre zu Aufwindkraftwerken (technische Umsetzung, Möglichkeiten uvm.) vom ForschungsVerbund Sonnenenergie (FVS) (5 S., PDF-Datei, 532 kB)
Eine Zukunftsvision
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ermittelte in einer Studie, dass mit weniger als 0,3 Prozent der Wüstenfläche in Nordafrika und im Nahen Osten durch thermale Solarkraftwerke (z. B. Solarfarm- und Solarturmkraftwerke) genügend Strom für den steigenden Bedarf dieser Regionen und der gesamten EU erzeugt werden kann.
Die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC), ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern, Politikern und Experten auf den Gebieten der erneuerbaren Energien, plant eine solche kooperative Nutzung der Solarenergie zu realisieren. Problemfaktoren sind die politische und soziale Instabilität der Regionen in Nordafrika und im Nahen Osten. Dies muss bei der Umsetzung des Projektes bedacht werden. Anreize zur Kooperation für die Staaten dieser Region sind die Schaffung von Arbeitsplätzen vor Ort, Technologietransfer und gesicherte Energieversorgung ohne kostenintensive Importe von fossilen Energieträgern.
Internetseite der TREC (Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation)
Projekt, Studie und Infos über die technische und finanzielle Realisierung der TREC (4 S., PDF-Datei, 292 kB)
Solarenergie im Zuhause nutzen
Zuhause kann man auch in unseren eher sonnenarmen Breiten gut eine Photvoltaik- oder eine solarthermische Anlage nutzen, um die persönliche ökologische Bilanz aufzubessern. Dies ist sowohl im Eigenheim als auch für Mieter oder Wohnungseigentümer möglich.
Bei der Photovoltaik wird mittels Solarmodulen die Sonnenstrahlung in elektrischen Strom umgewandelt. Solarzellen erzeugen aus Tageslicht Gleichstrom, welcher dann von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz rentiert sich eine PV-Anlage innerhalb der Laufzeit der Einspeisevergütung von 20 Jahren. Der Solarstrom wird in das Netz eingespeist und von den Netzbetreibern zusätzlich zu den Marktpreisen vergütet. Die Lebensdauer einer Anlage liegt in der Regel weit über 20 Jahren (Quelle: www.solarfoerderung.de).
Die solarthermische Nutzung der Sonnenenergie ermöglicht es, mit Hilfe von Solarkollektoren auf dem Dach die Strahlung der Sonne in Wärmeenergie umzuwandeln. In den Kollektoren erhitzt sich ein Wasser-Propylenglykol-Gemisch, welches in einem Wärmetauscher die Wärmeenergie an das Speicherwasser abgibt. Eine solarthermische Anlage hilft im Haushalt Energie zu sparen. Die gewonnene Solarwärme wird zur Warmwasserbereitung genutzt und kann so zum Duschen, zum Waschen oder teilweise für die Raumheizung genutzt werden.
Informationsdienst für solares Gestalten und Bauen von der Unternehmensvereinigung Solarwirtschaft (UVS) e.V./Bundesverband Solarwirtschaft (BSW)
Solarförderberater: Infos zu Solarstrom und -wärme vom Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) und der KfW
Doch was ist, wenn man kein eigenes Dach besitzt, aber trotzdem auf Photovoltaik setzen möchte? Hier gibt es die Möglichkeit, sich in Solaranlagen "einzukaufen". Ein Beispiel dafür ist der Solarstrompark am Erlasee. Dort stehen insgesamt 1408 Solar-Mover-Anlagen mit jeweils 50 m2 Fläche und einer Gesamtleistung von 12 MW (Quelle: solon AG). Eine Solar-Mover-Anlage dreht sich mit der Sonne wie ein Sonnenblume und erhöht so ihre Leistung und ihren Wirkungsgrad gegenüber statisch angebrachten PV-Anlagen. Die Gegend um Erlasee in der Nähe von Würzburg gehört zu den sonnenreichsten Standorten in Deutschland. Dort kann man im Solarstrompark ein Komplettpaket aus einer Solaranlage und deren Wartung, Finanzierung und Versicherung erwerben und wird somit zum selbständigen Stromerzeuger.
Des weiteren gibt es auch die Möglichkeit, sich an einer Bürger-Solaranlage zu beteiligen. Bürger schließen sich zusammen, um eine Solaranlage auf einem öffentlichen oder privaten Dach gemeinsam zu realisieren und finanzieren.
Infos zum Solarstrompark Gut Erlasee (S.A.G. Solarstrom Beteiligungsgesellschaft mbH)
Infos zu Bürgersolaranlagen:
redaktion, 12.09.06 |  |  |
