Die Energie der Sonneneinstrahlung auf die Erde könnte ausreichen, den heutigen Energiebedarf der Menschheit mehrere tausend Male zu decken. Zur Nutzung der unerschöpflichen Energie der Sonne muss ihre Strahlung allerdings aufgefangen werden. Dies kann entweder in Solarzellen geschehen, dann spricht man von Fotovoltaik, oder durch Sonnenkollektoren oder Spiegel wie in der Solarthermie.Solarthermie nennt man die Methode, die Strahlungsenergie der Sonne mit Kollektoren aufzufangen oder mit Spiegeln zu bündeln. Solarthermische Hitze wurde lange nur direkt genutzt, also um dezentral zu heizen oder Wasser zu erwärmen. Erst seit den neunziger Jahren wurde dazu übergegangen, solarthermisch erzeugte Hitze auch in Strom umzuwandeln.
Das Solarthermie-Kraftwerk Nevada Solar One im US-amerikanischen Bundesstaat Nevada produziert eine Leistung von 64 MW und gehört damit zu den größten der Welt. Die Projekte der Zukunft sollen aber noch in ganz andere Dimensionen vorstoßen können. Vor allem die Sonneneinstrahlung in Wüstenregionen könnte eine entscheidende Rolle in der Energieversorgung der Zukunft spielen.
Die vor allem privaten Träger des Projekts DESERTEC planen die Errichtung von Solarthermie-Kraftwerken – ergänzt um Photovoltaik- und Windkraftanlagen – in Nordafrika und dem Nahen Osten, mit deren Hilfe in einigen Jahrzehnten ein beträchtlicher Teil der europäischen Energieversorgung bestritten werden soll. Im Jahr 2050 sollen es bis zu 25% sein. Das Projekt soll nach gegenwärtigen Schätzungen ca. 400 Milliarden Euro kosten.
Wie in einem klassischen Wärmekraftwerk wird in einem Solarthermiekraftwerk aus Wärme Strom, allerdings nicht durch Verbrennung eines Stoffes, sondern eben einzig durch die Sammlung und Bündelung von Sonnenstrahlen. Solarthermie-Kraftwerke unterscheiden sich vor allem nach der Art und Weise, wie die Sonnenstrahlen aufgefangen werden.
Zum einen nehmen Sonnenkollektoren die Wärme der Sonnenstrahlung auf und geben sie an einen Wärmeträger wie zum Beispiel Wasser weiter. Hohlspiegel dagegen oder im Kreis um einen „Solarturm“ aufgestellte Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen an einem zentralen Punkt, dem so genannten Brennpunkt. Durch diese Methode kann mit einfachen Mitteln eine hohe Temperatur von bis zu 400 Grad Celsius erreicht werden – schließlich kann schon eine Lupe Sonnenstrahlen so bündeln, dass in ihrem Brennpunkt ein kleines Feuer entsteht.
Mit der so gewonnenen Hitze wird Wasser – manchmal auch eine andere Flüssigkeit – in einem Tank erwärmt. Es verdampft und treibt wie in einem Wärmekraftwerk eine Dampf turbineEine Turbine wird von bewegten Flüssigkeiten (oft Wasser) oder Gasen (oft Wasserdampf) in Drehung versetzt. Die Energie dieser Drehbewegung kann in einem Generator in elektrische Energie gewandelt werden. Turbinen werden zur Stromerzeugung in allen Wärmekraftwerken und in Wasserkraftwerken eingesetzt. an. Diese gibt ihre Energie in einen GeneratorEin Generator wandelt Bewegungsenergie – meistens einer Turbine – in elektrische Energie um. Durch die Drehung einer Spule in einem magnetischen Feld werden dabei Ladungsträger in Bewegung gesetzt und dadurch eine Spannung erzeugt. Große Wärmekraftwerke verfügen über sehr leistungsstarke Generatoren, so genannte Turbogeneratoren., der sie in elektrische Energie wandelt und somit Strom erzeugt.
Sonderfälle der Solarthermie sind Fallwindkraftwerke und Solarteichkraftwerke: Im ersten erzeugt die Sonneneinstrahlung in einem hohen kaminähnlichen Schacht Wind, der eine Turbine antreibt, im zweiten wird der Effekt genutzt, dass tiefe Schichten in Salzseen sich durch Sonneneinstrahlung auf Werte bis knapp unter 100 Grad Celsius aufheizen können, was bereits zur Stromerzeugung ausreicht.
Im Vorraum der UNESCO in Paris steht ein besonderes Ausstellungsstück. Es ist ein halbkreisförmiger Hohlspiegel mit einer Halterung in der Mitte. Kein Kunstwerk, oder jedenfalls nicht nur: Die UNESCO präsentiert einen einfachen Solarofen, der Sonnenenergie gezielt auf einen Kochtopf bündeln kann. Vor allem für die südliche Hemisphäre wird dieser Solarofen als wichtiges Low-Tech-Hilfsmittel zur energetischen Selbstversorgung gesehen.
Zukunftsprojekte wie DESERTEC versprechen viel, nicht weniger als einen enormen und technisch verlässlichen Beitrag zu unserer europäischen Stromversorgung, und dies nahezu ohne klima- oder gesundheitsschädliche Emissionen. Aber sie werfen auch Fragen auf: Um die Menge an Strom, die 25% des EU-Bedarfs entsprechen soll, tatsächlich über das Mittelmeer zu transportieren, werden völlig neue Stromleitungssysteme gebraucht. Technisch ist eine so genannte „Hochspannung-Gleichstrom-Übertragung“ (HGÜ) erforderlich. Aber wie wird das aussehen? Gibt es nur eine Leitung oder einige wenige zentrale Leitungen durch das Mittelmeer? Ist die europäische Stromversorgung nicht zu verwundbar, wenn sie an solchen zentralen Lebensadern hängt? Können politisch interessierte Kräfte Europa mit Stromausfall erpressen? Wie kann umgekehrt gewährleistet werden, dass die Bevölkerung der betreffenden Regionen und Staaten an dem enormen Geschäft partizipieren? Wird mit DESERTEC ein Weg der Zentralisierung eingeschlagen, der die Ausweitung einer dezentralen Nutzung von erneuerbaren EnergienViele Energieträger werden bei der Energiewandlung verbraucht, etwa der atomare Energieträger Uran oder die fossilen Energieträger Kohle und Gas. Demgegenüber sind „Erneuerbare Energien“ eine Gruppe von Technologien, deren Ausgangsstoff regenerativ und damit erneuerbar ist, wie Biomasse, oder schlicht nicht nennenswert verbraucht wird, wie die Wasser- oder Luftbewegung oder die Sonneneinstrahlung. hemmt?
Das Prinzip der Bündelung von Sonnenstrahlen ist im übrigen sehr alt. Schon in der Antike wurde mit Hilfe von Brennspiegeln die olympische Fackel entzündet.
In Energetika kann kein direktes Solarthermie-Kraftwerk gebaut werden. Du kannst allerdings in den dreistufigen Forschungsstrang SOLTEC investieren. SOLTEC ist ein Großprojekt der integrierten Nutzung von Sonnenenergie. Zu ihm gehören ein internationales solarthermisches Großkraftwerk und eine Reihe von Fotovoltaik-Kraftwerken. Je weiter du SOLTEC ausbaust, desto mehr Strom fällt für Energetika ab, zu außerdem von Stufe zu Stufe geringeren Kosten. Im Erfolgsfall winken Dir also nicht nur eine ganze Menge Strom zu guten ökologischen Bedingungen, sondern obendrein auch noch Innovationspunkte für die Endabrechnung. Allerdings ist SOLTEC nicht ganz billig und benötigt deinen langen Atem. Das sollte dir eine nachhaltige Energieversorgung Energetikas aber Wert sein, oder?
Forum zur Solarthermie des deutschen Forschungsverbunds Erneuerbare Energien: http://www.fvee.de/forschung/forschungsthemen/solarthermische-kraftwerke/
Homepage des Solarthermie-Versuchskraftwerks Jülich: http://www.solarturm-juelich.de/de
„Clean Power from the Deserts“, das Desertec-Konzept (pdf, englisch): http://www.desertec.org/fileadmin/downloads/DESERTEC-WhiteBook_en_small.pdf
Häufig wiederkehrende Kritikpunkte an DESERTEC in einem Artikel aus dem Jahr 2009 zusammengefasst: http://infrastruktur-energietechnik.suite101.de/article.cfm/desertec_oder_dezentral
