SIEMENS

Das Grundprinzip der solarthermischen Stromerzeugung (Concentrated Solar Power, CSP) ist einfach: Die Energie der Sonne erhitzt – direkt oder indirekt – Wasser. Dieses verdampft, und der Dampf treibt eine Turbine an, deren Bewegung in einem Generator in Strom umgesetzt wird. Die großen Dampfturbinen bei Kohlekraftwerken nutzen heute Temperaturen von über 600 Grad und Drücke bis zu 285 bar – damit lassen sich Wirkungsgrade bis zu 46 Prozent erzielen. Demgegenüber haben CSP-Anlagen deutlich geringere Dampfparameter und Leistungen, daher kommen hier kleinere Dampfturbinen, wie die Siemens SST-700, zum Einsatz. Zudem müssen viele CSP-Kraftwerke – vor allem die ohne Wärmespeicher – mit den ersten Sonnenstrahlen schnell anfahren; das erfordert hochgradig flexible Turbinen. Und noch einen weiteren, wichtigen Unterschied gibt es zu Kohlekraftwerken: Die Stromerzeugung in CSP-Anlagen ist CO2-frei. In allen CSP-Anlagen wird die Energie der Sonne durch Spiegel auf kleiner Fläche gebündelt, um hohe Temperaturen zu erzielen. Die am weitesten verbreitete Technologie nutzt Parabolspiegel. In der Brennlinie der halb offenen Spiegel, die dem Lauf der Sonne nachgeführt werden, ist ein Receiverrohr fixiert. Durch dieses zirkuliert eine Flüssigkeit als Wärmeträgermedium – derzeit meist ein syntheti sches Spezialöl. Es erhitzt sich auf rund 370 Grad Celsius und gibt über ei nen Wärmetau - scher die Hitze an Wasser ab, das verdampft und die Turbine treibt. Eine Alter native zu den Thermoölen stellen Spezialsalze dar, die auf bis zu 550 Grad Celsius erhitzt werden können und damit den Wirkungsgrad der Anlage steigern. Einige Anbieter testen auch die Direktverdampfung: Dabei wird Wasser als Trägermedium in den Receivern genutzt und in einem geschlossenen Kreislauf – ohne Wärmetauscher – als heißer Dampf zur Turbine geleitet. Um auch nachts Strom produzieren zu können, werden viele solarthermische Kraftwerke mit Speichern ausgestattet. Der Wasserdampf kann dabei entweder direkt in wärmeisolierten Druckbehälternaufbewahrt werden, oder es wird ein weiteres Speichermedium eingeführt. Üblich sind derzeit Spezialsalze, die auch in Receiverrohren genutzt werden. Ist Salz zugleich Träger- und Speichermedium, kann im Kraftwerk ein Wärmetauscher ein - gespart werden. Das senkt die Investitionskosten wie auch die Betriebskosten. Turmkraftwerke, eine weitere CSP-Spielart, konzentrieren mit flachen Spiegeln das Sonnenlicht auf wenige Quadratmeter an der Spitze eines Turmes, dessen Höhe oft 100 Meter überschreitet. Damit lassen sich die höchsten Temperaturen erzielen: bis 850 Grad Celsius. Andererseits nimmt mit zunehmender Entfernung der Spiegel vom Turm der Wirkungsgrad ab, sodass Turmkraftwerke nicht beliebig groß ausfallen können. Eine kostensparende Alternative ist die Fresnel-Technologie. Hierbei fokussieren lange Bänder flacher Spiegel – die in der Herstellung günstiger sind als Parabolrinnen – das Sonnenlicht auf ein Receiverrohr, das sich an einem Gestänge über den Spiegelbändern befindet. Die niedrigeren Kosten für die Erstinvestition werden bei Fresnel-Kraftwerken durch einen geringeren Wirkungsgrad erkauft. Experten gehen davon aus, dass der Markt für solarthermische Kraftwerke bis 2015 im zweistelligen Prozentbereich pro Jahr wachsen dürfte. Die verschiedenen Technologien werden so lange voraussichtlich nebeneinander bestehen und weiter ausreifen. Andreas Kleinschmidt