solarthermisches Kraftwerk

Kraftwerke zur Stromerzeugung, die die Sonnenstrahlung zur Erzeugung von Wärme, diese Wärme wiederum zur Erzeugung elektrischer Energie über eine Turbine und einen Generator nutzen.

Grundtypen solarthermischer Kraftwerke

Beide Kraftwerksarten sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

Gemeinsam ist diesen Kraftwerken, daß Sonnenlicht über Spiegelanordnungen konzentriert wird. In dem Brennfleck oder der ,,Brennlinie„ dieser Spiegel befindet sich ein Strahlungssammler – Receiver genannt -, der ein Gas oder eine Flüssigkeit in einem Primärkreislauf erwärmt. Wird ein als Wärmetransportmedium eine Flüssigkeit verwendet, erzeugt man mit ihrer Wärme Dampf in einem Sekundärkreislauf, der dann eine Dampfturbine mit einem Generator antreibt – genauso wie in anderen thermischen Kraftwerken.

Eine Alternative ist die Verwendung eines Gases im Primärkreislauf, mit dem eine Gasturbine angetrieben wird: Gasturbinen können bei Temperaturen von etwa 800 Grad Celsius betrieben werden, weshalb ihr Wirkungsgrad deutlich über dem der Dampfturbinen – derzeit mit maximal 650 (Stand 2009) Grad Celsius betrieben – liegt ( Carnot-Wirkungsgrad.)

Eine dreidimensionale Fokussierung benutzen Solarturmkraftwerke, die aus einer großen Anzahl frei beweglicher Spiegelflächen bestehen, die entsprechend dem Sonnenstand so ausgerichtet werden, daß sie das Licht auf den Receiver richten. In Parabolrinnenkraftwerken wird das Sonnenlicht nur zweidimensional
konzentriert, die erreichbaren Temperaturen des primären Kreislaufs sind damit deutlich geringer. Allerdings muß man die Spiegel nur über eine Achse dem Sonnenstand nachführen, was eine Vereinfachung der Mechanik und der Steuerung erlaubt.

Einen Vergleich zwischen den Eigenschaften dieser beiden Bauarten zeigt die folgende Tabelle ([HEIN1999]):

Die hohen Arbeitstemperaturen und die einfache, billige Speicherung der während der Sonnenscheinstunden gewonnenen Energie lassen den Bau von Solarturmkraftwerken als die sinnvollere Alternative erscheinen: Die hohen Arbeitstemperaturen und die daraus erwachsenden wesentlich besseren Wirkungsgrade erlauben eine höhere Leistungsdichte dieser Kraftwerke, resultierend in kleinerem Flächenbedarf. Eine permanente Stromversorgung kann durch einzelne Kraftwerke nur mit einer Zwischenspeicherung der Wärme erfolgen, mit der die Nacht überbrückt wird. Dort hat die Speicherung der Wärme in verfügbarem Sand eindeutige Kostenvorteile.

Realisierte Solarturmkraftwerke