Solarthermische Kraftwerke
Wesentliche Techniken im Überblick, Stand: 29.3.2003Der folgende Überblick
zu solarthermischen Kraftwerken soll die grundsätzliche Wirkungsweise der heute
gängigen Techniken erläutern
Alle dargestellten Kraftwerkstypen
haben eines gemeinsam - sie werden auf Freiflächen installiert und zeichnen sich (mit Ausnahme der variablen Größe von Parabolspiegel-Kraftwerken) durch einen außerordentlich hohen Platzbedarf aus.
Solarthermische Kraftwerke
können in 2 Gruppen untergliedert werden:
1) Sonnenkollektoren
oder Spiegel erhitzen ein Übertragungsmedium, mit dessen Hilfe in einem
Wärmekraftwerk Strom erzeugt wird.
Hier gibt es im wesentlichen
folgende technische Lösungen:
a. Solarturm-Kraftwerk
Es folgen nähere Erläuterungen
zu den einzelnen Techniken:
Mehrere hundert oder gar
tausend zweiachsig bewegliche computergesteuerte Spiegel (Heliostate) umgeben
einen Turm. Die Spiegel werden fortlaufend auf die Sonne ausgerichtet und
reflektieren das Sonnenlicht auf die Turmspitze.
Das im nebenstehendem Bild
dargestellte 10 MW - Solarturm-Kraftwerk "Solar One" in Barstow/Kalifornien
besteht aus 1818 Heliostaten. Jeder einzelne Heliostat hat eine Spiegelfläche
von 39,3 m². Das gewaltige Heliostaten- feld ist um einen 91m hohen
Turm angeordnet.
Solarturm-Kraftwerke können
erst ab Leistungen über 30 MW auf Grund der hohen Investitionkosten
wirtschaftlich betrieben werden. 10 MW-Turmkraftwerks in Barstow
(Kalifornien)
Quelle: http://www.diebrennstoffzelle.de/
Das Sonnenlicht wird in langen,
rinnenförmigen und parallel zueinander aufgestellten Hohlspiegeln
focussiert, die einachsig der Sonne nachgeführt werden. Im Brennpunkt
der Spiegel befindet sich ein Absorber-Rohr aus Metall/Glas.
In der kalifornischen Wüste
sind mehrere Parabolrinnen-Kraftwerke mit Leistungen zwischen 30 und 80
kW installiert. Der Flächenbedarf eines Parabolrinnen-Kraftwerks liegt
zwischen 40-80 m2/kW. Bei dem im nebenstehenden Bild dargestellten Parabolrinnen-Kraftwerk
dürfte die bebaute Fläche ca. 200 Hektar betragen.
Bild: "Kramer Junction" /
Kalifornische Wüste,
Bei Parabolspiegel-Anlagen
werden fokussierende Spiegel von z.T. einigen Metern Durchmesser der Sonne
nachgeführt. Die auftreffenden Strahlen werden auf einem im Brennpunkt
montierten Stirling-Motor konzentriert. Der Stirling-Motor wandelt die
Wärmeenergie direkt in mechanische Arbeit.
Das im nebenstehenden Bild
dargestellte Kraftwerk in Kalifornien besteht aus 700 Einzelanlagen.
Solarthermisches Kraftwerk
in Warner Springs, Kalifornien
Mehrere, der Sonne nachgeführte
Fangspiegel konzentrieren die Sonnenstrahlung punktgenau in einem Absorber,
der sich in einem z.T. haushohen Hohlspiegel befindet. Die dabei erzeugte
Temperatur kann bis zu 4000°C betragen. Das verdampfte Medium treibt
einen Generator an.
Bild: Im "Sonnenofen" von
Odeillo, der seit 1972 in den französischen Pyrenäen zu Forschungszwecken
betrieben wird, werden Temperaturen bis 4000°C erreicht. Im Vordergrund
sieht man die 63 Fangspiegel, die das Sonnenlicht auf den 2000 m2 großen
Hohlspiegel reflektieren, der dann seinerseits die Strahlung auf den 625
cm2 großen Absorber konzentriert. Die Gesamtfläche dieser Fangspiegel-Anlage
beträgt 2835 m2. Bild: "Sonnenofen" von Odeillo
in französischen Pyrenäen
Ein Aufwindkraftwerk ist
ein Solarkraftwerk, welches unter der Ausnutzung des Kamineffektes eine
Luftströmung über einer Windturbine zur Energieerzeugung nutzen
kann. Dabei wird Luft durch die Sonne unter einem riesigen Glasdach erwärmt.
Durch die Formgebung des Glasdaches wird die erwärmte Luft einem Kamin
zugeführt. Im Kamin wird die Energie der Luftströmung durch eine
Turbine in eine Drehbewegung umgesetzt und damit ein Generator zur Stromerzeugung
angetrieben.
Die im nebenstehenden Bild
dargestellte Kollektorfläche des Aufwindkraftwerks in Manzanares (südlich
von Madrid) hat einen Durchmesser von 240 m. Der Kamin ist 195 m hoch.
Es ist das derzeit einzig existierende Aufwindkraftwerk.
Bild: Aufwindkraftwerk in
Manzanares, Leistung 50 kW
Bild: Computersimulation
Quellen:
b. Parabolrinnen-Kraftwerk
c. Parabolspiegel-Kraftwerk
(Dish-Stirling-Kraftwerk)
d. Sonnenöfen
2) Aufwindkraftwerke
Die unter riesigen Glasdächern
erwärmte Luft treibt unter Ausnutzung des
Kamineffektes eine in einem
Turm befindliche Turbine an.
1.a) Solarturm-Kraftwerk
Dort sitzt der sog. Receiver,
in dem die Sonnenstrahlen von einem Trägermedium absorbiert werden.
Die erwärmte Flüssigkeit (meist Wasser) wird zum Teil bis 1000°
C erhitzt und zum Verdampfen gebracht. Dieser Dampf treibt die im Turm
gelegenen Turbinen an und erzeugt so Strom.
alternativen/sonne/turmkraftwerke.shtml
1.b) Parabolrinnen-Kraftwerk
Das Absorber-Rohr wird in
der Regel von Thermo-Öl oder Wasser als Wärmerträger-Medium
durchströmt. Infolge der konzentrierten Sonneneinstrahlung erhitzt
sich das Wärmeträger-Medium bis auf etwa 400°C .
Die einzelnen Rinnenkollektoren
sind durch Sammelleitungen verbunden, die das Absorber-Medium einem Wärmetauscher
zuführen, in dem Wasser verdampft wird. Es wird ein Generator angetrieben.
Leistung der Anlage 30 MW
Quelle:http://www.395.com/index.shtml?/kramerjunction/
1.c) Parabolspiegel-Kraftwerk
(Dish-Stirling-Anlagen)
Dieser Kraftwerkstyp könnte
könnte auch als Einzelanlage für eine dezentrale Energieversorgung
genutzt werden.
Einzelanlagen mit einer
Leistung von 10 bis 50 kW haben Spiegeldurchmesser zwischen 10 bis 17 m.
Quelle: http://www.sses.ch/de/technik/grosskraftwerke.html
1.d) Sonnenöfen
Quelle: http://energiewelt.bei.t-online.de/SB111-03.htm
2.) Aufwindkraftwerke
Quelle: http://home.t-online.de/home/ULeuschner/
rezensionen/rh9511schlaich.htm
In Planung ist ein weiteres
Aufwindkraftwerk in Australien, dessen Kamin eine Höhe von 1000 m
haben soll. Damit wäre dieses gigantische Bauwerk das höchste
auf unseres Planeten. Auf einer Gesamtfläche von 7 km2 sollen jährlich
650 GWh Strom erzeugt werden.
Quelle:http://www.fbs.em.schule-bw.de/technik/energie/kw2003.htm
http://www.sses.ch
http://www.diebrennstoffzelle.de
http://energiewelt.bei.t-online.de (Link nicht mehr gültig)
http://www.energieinfo.de
http://www.solarserver.de
http://www.sbp.de/de/fla/index.html (Link nicht mehr gültig)
http://www.sbp.de/es/fla/contact/download/
Das_Aufwindkraftwerk.pdf
http://www.archinform.de (Link nicht mehr gültig)
http://www.volker-quaschning.de/downloads/
sonnenforum2000_3.pdf
http://metp02.mw.tu-dresden.de/Solar_power