So wird die Wärme der Sonne effektiv genutzt
Um die Wärmekraft der Sonne nutzbar zu machen, werden sog. Sonnenwärmekraftwerke eingesetzt und damit Strom erzeugt. Sonnenwärmekraftwerke oder auch Solarwärmekraftwerke verwenden für die Stromerzeugung als primäre Energiequelle Solarenergie. Sie absorbieren hierfür Sonnenstrahlung oder verwenden die warme Umgebungsluft. Der erzeugte Strom wird schließlich in das öffentliche Stromnetz eingespeist und versorgt beispielsweise Ihre Elektroheizung oder Stromheizung mit umweltfreundlichem Ökostrom. Unser Ratgeber erklärt Ihnen, wie das genau funktioniert.
Sonnenwärmekraftwerke mit Strahlungsbündelung
Es lässt sich grundsätzlich zwischen Solarwärmekraftwerken mit Strahlungsbündelung und ohne Bündelung unterscheiden. Sonnenwärmekraftwerke mit Strahlenbündelung, auch CSP-Kraftwerke genannt (Concentrated Solar Power), bündeln die direkte Sonnenstrahlung mit Reflektoren auf einem Absorber. Sie erreichen in der Regel einen höheren Wirkungsgrad als Solaranlagen mit Photovoltaik, haben aber höhere Wartungs- und Betriebskosten und erfordern eine Mindestgröße. In Zukunft werden ihre Systemkosten jedoch sinken und somit spielen sie eine wichtige Rolle in der Energiewende.
Solarwärmekraftwerke mit Strahlenbündelung verwenden fokussierende Reflektorenflächen, um so das Sonnenlicht auf den Absorbern bündeln zu können. Es gibt verschiedene Sonnenwärmekraftwerke mit Strahlenbündelung:
Solarturmkraftwerke
Solarturmkraftwerke oder auch Zentralreceiverkraftwerke sind Dampfkraftwerke, die mit Solarenergie Dampf erzeugen. Auf einem Turm wird in einer solaren „Brennkammer“ Hitze erzeugt. Hierfür richten sich bis zu mehrere Tausend Heliostate (Spiegel) nach der Sonne aus, um das Sonnenlicht auf einen zentralen Absorber (den Receiver) zu reflektieren. Durch die starke Konzentration der Sonnenstrahlung entstehen so enorme Temperaturen bis zu mehreren 1000°C. Diese Wärme wird zumeist mithilfe von Gas- oder Dampfturbinen zur Stromerzeugung genutzt. Das Wärmeträgermedium wird hierfür im Receiver auf bis zu 1000 °C erhitzt und zur Dampferzeugung verwendet. Dieser Dampf treibt wiederum eine Turbine an, die mittels Generatoren Strom erzeugt.
Solarfarmkraftwerke
Solarfarmkraftwerke besitzen viele auf einer Fläche verteilte Absorber, die die Wärme einsammeln. Das Kollektorenfeld besteht somit aus vielen Fresnel- oder Parabolrinnen-Kollektoren, die parallel geschaltet werden. In den Kollektorenfeldern wird so ein Wärmeträgermedium erhitz, das wiederum wie bei Solarturmkraftwerken zur Dampferzeugung und anschließend zur Stromerzeugung genutzt wird.
Paraboloidkraftwerke
Paraboloidkraftwerke oder auch Dish-Stirling- oder Disch-Farm-Anlagen sind Solarwärmekraftwerke, die die Wärme der Sonnenstrahlung mittels zweiachsig drehbarer Paraboloidspiegel auffangen. Über diese wird die Sonnenstrahlung auf einen Wärmeempfänger reflektiert. Ein Stirlingmotor (Wärmekraftmaschine) wandelt die thermische Energie anschließend direkt in elektrische Energie um. Paraboloidkraftwerke erzielen den höchsten Wirkungsgrad bei der Umwandlung von thermischer in elektrische Energie.
Sonnenwärmekraftwerke ohne Bündelung
Solarwärmekraftwerke ohne Bündelung haben keine nachgeführten Reflektoren und nutzen statt gebündeltem Licht die gesamte Strahlung der Sonne. Diese Globalstrahlung, Direkt- oder auch Diffusstrahlung wird in unterschiedlichen Solarwärmekraftwerken genutzt.
Thermikkraftwerke
Thermikkraftwerke funktionieren über den Kamineffekt. Unter einem großflächigen Glasdach erhitz sich die untere Bodenluft und steigt nach oben. Über einen Kamin in der Mitte der Anlage wird der Aufwind mittels einer Turbine und einem Generator in elektrischen Strom umgewandelt.
Solarteichkraftwerke
Bei Solarteichkraftwerken werden flache Salzseen als Solarkollektoren und Wärmespeicher genutzt. Da das Wasser am Boden des Sees salzhaltiger und damit auch dichter als das an der Oberfläche ist, werden die Sonnenstrahlen in den tieferen Schichten absorbiert und heizen das Wasser dort auf. Da das dichtere Wasser aber nicht aufsteigen kann, findet keine Konvektion (Strömungstransport) statt und die Wärme wird in der unteren Wasserschicht gespeichert. Mithilfe eines Turbinen-Generator-Blocks kann die gespeicherte Wärme in elektrischen Strom umgewandelt werden.
Solarwärmekraftwerke für eine umweltfreundliche Stromerzeugung
Für eine Energiewende ist der Ausbau von erneuerbarer Energien sehr wichtig. Gerade CSP-Kraftwerke werden daher immer weiter ausgebaut. Auch die Technik verbessert sich laufend. Gerade in den USA sind CSP-Kraftwerke sehr verbreitet. Hier findet sich auch das derzeit größte CSP-Kraftwerk der Welt: das Sonnenwärmekraftwerk Ivanpah. Das 60 km südwestlich von Las Vegas gelegene CSP-Kraftwerk hat eine Nennleistung von 392 MW. Auch in Spanien werden Solarwärmekraftwerke gerade in Andalusien und Extremadura eingesetzt. Hier wurde 2014 ein Nutzungsrekord dieser Energiequelle von 50 Sonnenwärmekraftwerken mit einer Leistung von 2303,9 MW erreicht. Dubai plant ein Solarturmkraftwerk mit einer Nennleistung von 700 MW, das in den Solarpark Mohammed bin Raschid al-Maktum integriert werden soll. Der Solarpark soll bis 2030 eine Leistung von 5000 MW erreichen.
Da Solarwärmekraftwerke sehr umweltfreundlich Strom erzeugen, sind sie eine wichtige Alternative zur konventionellen Stromerzeugung. Mit Solarstrom können auch Sie Ihre Elektrospeicherheizung umweltfreundlich betreiben und das Klima schonen. Lesen Sie hierzu auch unseren Ratgeber über Ökostrom für den Klimaschutz.
