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Wirbelstürme sind keine Ausnahme mehr. © Des Syafrizal / WWF
Solarthermische Kraftwerke in der Wüste: Der Strom der Zukunft


von johannesS
08.07.2015
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Schon immer habe ich mich für erneuerbare Energien und deren Potenzial interessiert und spätestens die Vorkommnisse in Japan haben mir klargemacht, dass Kernenergie (Allgemein: Energie aus fossilen Brennstoffen) aus meiner Sicht keine Zukunft haben wird. Umso wichtiger ist es, nach Alternativen zu suchen, wie zum Beispiel solarthermische Kraftwerke in Wüstengebieten. Und genau diese Kraftwerkstechnik versuche ich euch jetzt einmal in leichter Form näher zu bringen. Der Schwerpunkt liegt auf den sogenannten Parabolrinnenkraftwerken, -aber dazu später mehr.

Potential der Sonnenkraft

Die Sonne ist eine gigantische Energiequelle und die Solarenergie, die dieses Potential nutzt, hat von allen regenerativen Energien das größte Potential, da weltweit Solarstrahlung auf die Erde auftrifft und dort relativ leicht in nutzbare Energieformen umgewandelt werden kann. Die Sonne liefert uns täglich eine Energiemenge, die den Energiebedarf in Deutschland um das Achtzigfache übersteigt. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) trifft in nur drei Stunden so viel Energie auf die Erdoberfläche, dass damit der gesamte Jahresenergiebedarf der Menschheit gedeckt werden könnte. Selbst die Wüsten unserer Erde empfangen in sechs Stunden mehr Energie, als die Menschheit in einem Jahr „verbraucht“. Das rote große Quadrat im Bild zeigt die Fläche, die nötig wäre, um den gesamten Energiebedarf der Menschen zu decken. Rechnerisch entspricht dies einer Fläche von 490.000 Quadratkilometern.


 

Doch wie sieht die jetzige Situation aus? Deutschland ist in Bezug auf erneuerbare Energien „Vorreiter“. Die Bundesregierung beschloss nicht nur, dass bis zum Jahr 2022 alle Atomkraftwerke heruntergefahren werden sollen, sondern auch, dass bis 2050 ein Großteil des erzeugten elektrischen Stromes aus erneuerbaren Energien kommen solle. Im Jahr 2007 lag der Anteil der Stromproduktion von fossilen Kraftwerken in Europa bei 56 Prozent. Bis 2030 soll dieser Anteil auf 33 Prozent verringert werden und der jetzige Strommix aus den erneuerbaren Energien (16 Prozent) auf 48 Prozent angehoben werden. Auch wenn ein Großteil des elektrischen Stromes aktuell aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird, sind sich Experten einig, dass es Deutschland wie auch gesamt Europa schaffen kann, dass bis 2050 zumindest die Hälfte des benötigten elektrischen Stromes aus erneuerbaren Energien gewinnen zu können.

Parabolrinnenkraftwerke

Heutzutage werden für die kommerzielle Nutzung des Sonnenstroms fast ausschließlich die sogenannten Parabolrinnenkraftwerke eingesetzt. Das Prinzip eines jeden Parabolrinnenkraftwerkes ist leicht erklärt: Über gebogene Spiegel (parabolisch geformt: daher der Name) wird das einfallende Sonnenlicht gebündelt auf einen Energieträger (meist spezielle Öle), der durch Rohre oberhalb der Spiegel fließt, übertragen. Der erhitzte Energieträger wird zu einem zentralen Kraftwerksblock geleitet, in dem die Wärme des Öles mit Hilfe eines Wärmetauschers an das sogenannte Arbeitsmedium (z.B. Wasser) übertragen wird. Durch die Hitze verdampft das Wasser – um beim angeführten Beispiel zu verbleiben – und treibt eine Turbine an, die mit einem Generator gekoppelt ist. Der Generator erzeugt nun den elektrischen Strom.

Parabolrinnenkraftwerk (Quelle Wikipedia: Lizenz - Gemeinfrei)

In dem Bild sind die Parabolrinnen zu sehen. In der Mitte verläuft ein Rohr, welches das gebündelte Sonnenlicht aufnimmt. Das Rohr und die Flüssigkeit werden sehr heiß (bis zu 400 ˚Celsius). Der so erzeugte Strom aus der Wüste wird dann über spezielle Hochleistungs-Strom-Kabel zu den Industriemetropolen „transportiert“.

Schlussbetrachtung

Ich hoffe, die funktionsweise eines solchen Parabolrinnenkraftwerks ist euch ein bisschen klarer geworden. Man kann nur hoffen, dass weiter in erneuerbare Energien investiert wird. Denn: Wir sollten schnellstmöglich von den fossilen Brennstoffen Abstand nehmen.

Es ist nun wirklich kein Geheiminis, dass die Temperaturen auf unserem Planeten immer weiter ansteigen. Seit der Industrialisierung ist die Globale Durchschnittstemperatur um 0,7 °C angestiegen. Die Weltbevölkerung hat sich zum Ziel gemacht, dass der Temperaturanstieg aber niemals mehr als 2 °C betragen darf. Um dieses Ziel zu erreichen, „muss die CO2-Konzentration in der Atmosphäre unter 450 ppm gehalten werden. Die Konzentration nimmt aktuell um zwei ppm pro Jahr zu […]“ (Zeile 40-43) . Im Jahr 2012 betrug die CO2-Konzentration 390 ppm. Nach der folgenden Berechnung bleibt der Menschheit noch 30 Jahre, um nicht über 450 ppm zu kommen. Wenn also nicht schnellstmöglichst gehandelt wird, lässt sich nicht verhindern, dass der globale Temperaturanstieg größer 2 °C ausfallen wird. Wenn dieser Fall eintreten würde, also Temperaturanstieg um größer als 2 °C, würde eine nicht mehr korrigierbare Kettenreaktion ausgelöst werden. Nach Angaben von Forschern würden ca. 50 Milliarden Tonnen Methangas infolge der Eisschmelze an den Polkappen unseres Planeten freigesetzt werden. Der Planet würde sich dann mit einer rasenden Geschwindigkeit erwärmen. Dadurch würden weitere Tonnen Methangas freigesetzt werden.

 

Zitat

Vgl. Randers, Jorgen: Eine Globale Prognose für die nächsten 40 Jahre (2052), oekom, 2012, Seite 66

Bildquellen

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/Solar_Array.jpg (Nicht Urheberrechtlich geschütztes Bild)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Africa_satellite_plane.jpg (Nicht Urheberrechtlich geschütztes Bild)

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Solar_Plant_kl.jpg (Nicht Urheberrechtlich geschütztes Bild - Titelbild)

Sonsige Quellen

Eine Globale Prognose für die nächsten 40 Jahre (2052) Randers, Jorgen Praxis s

Solarthermischer Kraftwerke Mohr, Markus; Svoboda, Petr; Unger, Hermann

Solarthermische Kraftwerke zur Wärme- und Stromerzeugung Verschiedene Berichte von unterschiedlichen Autoren

Strom aus Sonnenlicht Biba, Christof; Beer, Michael Tagung Solarthermische Kraftwerke Verschiedene Berichte von unterschiedlichen Autoren

 

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Kommentare (2)
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09.07.2015
johannesS hat geschrieben:
Huhu Schilffeder,

meines Wissens nach gibt es in Deutschland zumindest keine Parabolrinnenkraftwerke, die für kommerzielle Zwecke eingesetzt werden. In Südspanien stehen aber einige solarthermische Kraftwerke.

Du darfst Photovoltaik nicht mit direkt mit solarthermischen Kraftwerken vergleichen: Aus drei Gründen :D

Die Nennleistung eines Solarthermiekraftwerkes wird durch die Maximalleistung der Turbine definiert und nicht über die Maximalleistung des Solarfeldes wie das bei der Photovoltaik der Fall ist.

Zudem lässt sich überschüssige Energie bei einem Parabolrinnenkraftwerk sehr gut speichern. Wie im Artikel beschrieben, erhitzt das gebündelte Licht am Tag (Sonne scheint :P) den Absorber, also eine Flüssigkeit, die durch ein Rohr im Brennpunkt des Spiegels fließt. Überschüssige Energie, die nicht sofort durch die Turbine "fließen" kann und dann mit Hilfe eines Generators Strom erzeugt, wird in einem Wärmespeicher gespeichert: Das funktioniert so (tatsächlich viel viel komplexer): Die erhitzte Flüssigkeit wird durch ein großen Turm mit kaltem Wasser geleitet. Darin gibt die Flüssigkeit die Wärme an das kalte Wasser ab, welches dann irgendwann auch sehr warm ist. In der Nacht kann dann dieses warme Wasser dazu verwendet werden, die Turbine und den Generator zu betreiben (obwohl die Sonne nicht scheint).

Ein riesiger Vorteil gegenüber Photvoltaik. Denn du musst wissen, das es verdammt schwierig ist den Strom aus erneuerbaren Energien in unser Stromnetz einzuspeisen (da viele erneuerbare Energietechnologien nicht kontinuierlich Strom "erzeugen"). Wenn einmal kurz eine Wolke am Himmel erscheint, dann erzeugt eine Photovoltaikanlage viel weniger Strom als vorher. Es kommt zu einer Schwankungen. Würden die nicht aufwendig abgefangen werden, würde unser Stromnetz "kollabieren".

Parabolrinnenkraftwerke haben dieses Problem nicht: Sie liefern immer einen kontinuierlichen elektrischen Strom, da sie meist in der Wüste stehen (keine Wolkenbildung) und Nachts auf die am Tag aufgebauten Reserven zurückgreifen können.

PS: Durch die HGÜ-Technik lässt sich Strom nahezu verlustfrei über mehrere Tausend Kilometer übertragen. (Ich werde dazu aber auch noch einmal einen extra Artikel schreiben)

Viele Grüße Johannes
09.07.2015
FranziL hat geschrieben:
Die Idee, die Sahara und auch andere Orte der Erde, die besonders starker Sonnenstrahlung ausgesetzt sind, mittels Photovoltaiktechnik zur Herstellung elektrischer Energie zu nutzen, ist ja nicht neu und grundsätzlich auch nicht schlecht. Das einzige Problem ist, dass die erzeugte Energie an diesen, besonders sonnenreichen, Orten nicht bzw. kaum gebraucht wird und daher quasi umsonst erzeugt wird. Auch eine Weiterleitung zum Beispiel nach Europa ist nicht effektiv, da die Energieverluste beim Transport so hoch wären, dass am Ende die selbe Energie ankommt, die auch hier hätte erzeugt werden können (mit der weitaus niedrigeren Sonnenstrahlung).
Die Parabolrinnenkraftwerke kannte ich bisher aber noch gar nicht. Werden die auch hier in Deutschland im größeren Stil gebaut?
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