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Solarthermie als Kraftwerk nutzen

Giuliano Fuchs
26.06.2020 08:45:00

Energie der Zukunft mit einem Solarthermie-Kraftwerk

Mit einem Solarthermie-Kraftwerk kannst du die Energie unseres Zentralgestirns auf hohem Niveau ausschöpfen und somit das Beste daraus machen. Das solarthermische bzw. thermische Kraftwerk erzeugt mit Sonnenenergie Wärme, die letztlich für die Stromerzeugung benötigt wird. Warum ein Kraftwerk mit Solarthermie so wichtig ist und was du darüber wissen solltest, erfährst du hier.

 

Was ist ein Solarthermie-Kraftwerk?

Bei einem thermischen bzw. solarthermischen Kraftwerk handelt es sich um ein Solarkraftwerk, das besonders viel Energie erzeugt. Es generiert mithilfe der Sonnenenergie Wärme sowie anschließend mittels einer Dampfturbinenanlage mechanische Energie. Diese wiederum wird in einem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Man spricht daher folglich von einer Anwendung der Solarthermie auf einem besonders hohen Hitzeniveau mit Blick auf eine energieeffiziente Stromerzeugung.

Es gibt verschiedene Arten von solarthermischen Kraftwerken. Erwähnenswert sind diesbezüglich unter anderem

  • Fallwindkraftwerke,
  • Solarteichkraftwerke,
  • Parabolrinnenkraftwerke und
  • Fresnel-Technologie-Kraftwerke.

Darüber hinaus spielen in dem Zusammenhang das Solarturmkraftwerk, das Dish-Stirling-Kraftwerk und das Aufwindkraftwerk eine wesentliche Rolle. Je nach Art und Funktion können diese Kraftwerke unterschiedliche Bestandteile aufweisen. Generell besteht ein Solarkraftwerk aus folgenden Elementen.

 

Bestandteile und Funktionsweise eines Solarthermie-Kraftwerks

Die Funktionsweise in solarthermischen Anlagen basiert auf einem simplen Prinzip. Mithilfe spezieller Spiegelvorrichtungen wird die direkte Sonneneinstrahlung so stark konzentriert, dass infolgedessen ein adäquates Medium auf über 100 Grad Celsius erhitzt wird. Durch die so generierte Hochtemperaturwärme wird anschließend in einer Gas- oder Dampfturbine die Stromerzeugung in Gang gesetzt.

Mit Blick auf die Konzeptionierung der Spiegel sind im Wesentlichen 3 solarthermische Kraftwerktypen für die Stromerzeugung von Relevanz:

  • Parabolrinnenkraftwerk: Bei ihm befindet sich ein sogenanntes Absorberrohr in der Brennlinie eines soliden Parabolspiegels.
  • Paraboloid-Kraftwerk: Hier liegt ein punktförmiger Strahlungsempfänger im Brennpunkt des implementierten Paraboloidspiegels.
  • Solarkraftwerk: Auch bei dieser Variante befindet sich ein solcher Strahlungsempfänger im Zentrum des Paraboloidspiegels. Lediglich in Bezug auf die Größe der Spiegelfläche unterscheiden sich das Solarkraftwerk und das Paraboloid-Kraftwerk mit integrierter Parabolrinne. Je kleiner die Fläche, desto begrenzter ist das Leistungsportfolio hinsichtlich der Stromgenerierung. Bei einem Solarkraftwerk verhält es sich so, dass die Sonnenstrahlen durch nachgeführte Einzelspiegel – man spricht diesbezüglich von einem Heliostatenfeld – auf einen Wärmetauscher bzw. auf die Spitze eines Turms hin ausgerichtet werden.

Die Funktionsweise im Detail

Ein Solarthermie-Kraftwerk mit Parabolrinne besteht je nach Modell aus bis zu 100 Meter langen, trogähnlich konzeptionierten Spiegelelementen. solarthermie-kraftwerk-guide-ebook--net4energy

Diese transferieren das Sonnenlicht auf ein Absorberrohr, in welchem ein Thermoöl auf Temperatur gebracht wird. Gleichzeitig erfolgt in dem Segment die Wärmeableitung bis hin zur Dampfturbine. Wissenswert hierbei ist, dass die Betriebstemperatur beim Öl in der Regel 400 Grad Celsius nicht überschreitet. Daher ist es nur möglich, die Sonnenenergie in Dampfturbinen einzuspeisen.

Unter bestimmten Voraussetzungen lässt sich jedoch auch Wasserdampf als Wärmeträger nutzen. Dabei liegt die höchstmögliche Temperatur bei etwa 500 Grad Celsius.

Dafür werden solarthermische Kraftwerke genutzt

Ein Solarthermie-Kraftwerk verwendet, wie bereits geschildert, Hochtemperaturwärme, welche aus leistungsstarken und konzentrierenden Sonnenkollektoren bzw. -spiegeln gewonnen wird. Damit wird dann eine konventionelle Kraftmaschine oder Anlage angetrieben.

Ob zur Stromgenerierung oder mit Blick auf die Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) zur gleichzeitigen Erzeugung von Wärme – mit einem Solarthermie-Kraftwerk lassen sich verschiedene Formen der Energiegewinnung und -nutzung realisieren.

Es ist zum Beispiel auch möglich, dass ein Solarthermie-Kraftwerk sowohl Strom, Kälte und Trinkwasser erzeugen kann. Dafür sind entweder eine Absorptionskältemaschine, Prozessdampf oder auch eine vorgeschaltete Anlage für die Meerwasserentsalzung erforderlich.

Das Leistungs- bzw. Funktionsportfolio beläuft sich diesbezüglich auf bis zu 85 Prozent der generierten Solarthermie.

 

So arbeitet das Solarthermie-Kraftwerk am effizientesten

Verglichen mit einer einfachen Photovoltaikanlage ist der Wirkungsgrad eines Solarthermie-Kraftwerks eher niedrig.

Dennoch bietet es den entscheidenden Vorteil, dass die aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie lange gespeichert werden kann. Hierfür bedient man sich spezieller Blöcke aus Hochtemperaturbeton oder funktionaler Flüssigsalztanks.

Demzufolge liefert ein Solarthermie-Kraftwerk sowohl bei Dunkelheit als auch bei schlechter Witterung stets die Energie, die gerade benötigt wird. Mit einem zwischengeschalteten Gaskraftwerk ist es außerdem möglich, kontinuierlich Strom zu erzeugen und somit die Grundlast im Stromnetz adäquat abzudecken.

Die optimale Standortauswahl für das Solarthermie-Kraftwerk

Ganz gleich, um welche Art von Solarthermie-Kraftwerk es geht – die Standortwahl ist essenziell. Denn nur dort, wo eine hohe, direkte Sonneneinstrahlung gewährleistet ist, kann ein Solarkraftwerk tatsächlich eine ausreichende Menge an Strom erzeugen.

Ideale Standorte befinden sich unter anderem entlang des äquatornahen Sonnengürtels. Dort scheint die Sonne pro Jahr bis zu 8.800 Stunden, sodass eine hohe Energieausschöpfung gewährleistet und das Aufstellen des solarthermischen Kraftwerks entsprechend wirtschaftlich ist.

Sonstige Einflüsse auf den Wirkungsgrad

Sowohl die Standortwahl als auch die Größe der Spiegelelemente sind hinsichtlich des möglichen Wirkungsgrades eines Solarthermie-Kraftwerks von Bedeutung. Je umfassender die Fläche jener Elemente, desto höher ist das Leistungsportfolio und damit einhergehend auch die Erzeugung von Strom.

 

Eine Solarthermie als Kraftwerk zu nutzen, lohnt sich

Solarthermie-Kraftwerke sind längst unverzichtbar geworden, wenn es um die Energiegewinnung geht. In Abhängigkeit der benötigten Energiemenge können unterschiedliche Arten von solarthermischen Anlagen zum Einsatz kommen, die je nach lokalen Verhältnissen sogar den Energiebedarf ganzer Ortschaften decken können.

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