Mit konzentriertem Sonnenlicht Strom produzieren

Mit solarer Wärme auf hohem Temperaturniveau Strom zu gewinnen, hat sich als Technik etabliert. Aktuell arbeiten Wissenschaftler daran, Komponenten und Konzepte weiter zu optimieren.

Das BINE-Themeninfo „Solarthermische Kraftwerke“ (II/2013) stellt zentrale Forschungsschwerpunkte vor. Die Autoren beschreiben die Grundlagen solarthermischer Kraftwerke, Speichertechnologien und Verfahren zur Qualitätssicherung.

Mehr als 95 % der kommerziell betriebenen solarthermischen Kraftwerke sind Parabolrinnenanlagen. In der süd-marokkanischen Stadt Ouarzazate am Rande der Sahara wird voraussichtlich 2017 eine weitere hinzukommen. Das fertig geplante und finanzierte Kraftwerk soll bis zu 500 MW Strom liefern.

Dazu werden die Strahlen der Sonne mit großflächigen Parabolspiegeln auf ein Absorberrohr konzentriert. Das durch die Rohre strömende Thermoöl fließt zu einem Kraftwerksblock. Hier wird die gespeicherte Wärme auf einen Wasserkreislauf übertragen. Über diesen wird eine Dampfturbine angetrieben und am Ende Strom erzeugt.

Eine kostengünstigere Variante der Parabolrinnentechnik sind Fresnelanlagen. Da die einfallenden Sonnenstrahlen hier weniger stark konzentriert werden, haben die Kollektoren höhere optische Verluste. Eine Herausforderung für die Wissenschaftler ist es, die hohen Temperaturen um 500 °C am Receiver zu beherrschen. Konstante Dampfparameter bereitzustellen, ist ein weiteres Forschungsziel.

Damit ein solarthermisches Kraftwerk effizient arbeitet, muss die Qualität von Komponenten und System laufend überprüft werden. Hier spielen zum Beispiel der Anteil der reflektierten Strahlung und deren Richtung eine wichtige Rolle. Letztere wird von Spiegelform und Spiegelsteigung beeinflusst. Um diese zu bewerten, setzen die Wissenschaftler optische Messverfahren ein.

Die Autoren des BINE-Themeninfos sind Professor Robert Pitz-Paal und weitere Mitarbeiter des Instituts für Solarforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

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