Solarthermisches Kraftwerk: Unterschied zwischen den Versionen

*'''Ressource:''' <br />direkte Solarstrahlung, ggf. mit Speichersystem; Hybridbetrieb mit [[fossile Energieträger|fossilen]] und [[Biokraftstoffe|Biobrennstoffen]] möglich

Solarthermische Kraftwerke nutzen Hochtemperaturwärme aus konzentrierenden Sonnenkollektoren, um eine konventionelle Kraftmaschine anzutreiben. Die Anlagen können zur reinen Stromerzeugung, aber auch zur [[Kraft-Wärme-Kopplung]] eingesetzt werden, also zur kombinierten Erzeugung von Strom und Prozesswärme. Zum Beispiel kann ein solarthermisches Kraftwerk gleichzeitig Elektrizität, Kälte über eine [[Absorptionskältemaschine]], industriellen Prozessdampf, und über eine Meerwasserentsalzungsanlage

auch Trinkwasser erzeugen und so bis zu 85 % der gesammelten Solarwärme in Nutzenergie umwandeln.

Eine effiziente thermische Speicherung der erzeugten Solarwärme und die Zufeuerung mit Brennstoffen erlauben die im Kraftwerksbetrieb unverzichtbare ständige Verfügbarkeit zur Lastdeckung. Die Kraftwerke können doppelt genutzt werden: tagsüber als Solarkraftwerk und nachts als Teil des konventionellen Kraftwerksparks. So wird nicht nur Brennstoffverbrauch, sondern auch der Bau konventioneller Reservekraftwerke vermieden. Die Umwelt gewinnt doppelt und die Stromgestehungskosten können sich gegenüber dem reinen Solarbetrieb halbieren. Thermische Speicher sind schon heute technisch möglich, aber aufgrund der niedrigen Kosten [[fossiler Energieträger]] noch nicht ökonomisch umsetzbar. Mit ihnen kann das Solarkraftwerk rund um die Uhr 100 % solar betrieben werden – tagsüber direkt von den Spiegeln versorgt, nachts aus dem am Tag solar aufgefüllten Speicher.

Dampfkraftwerke mit Parabolrinnenkollektoren werden seit Mitte der 80er Jahre in Kalifornien betrieben. Insgesamt ist eine Kapazität von 354 MW installiert, die einzelnen Anlagen haben eine Nennleistung von bis zu 80 MW. Ein Spitzenwirkungsgrad von über 21 % für die Umwandlung der Solarstrahlung in Wechselstrom wurde im Betrieb nachgewiesen. Sie versorgen seit ihrer Inbetriebnahme jährlich etwa 150.000 Menschen mit Strom und haben etwa 1 Mrd. US-Dollar an Erlösen erwirtschaftet.  

Anfang der 90er Jahre wurde ein Prototyp auf der Plataforma Solar in Almeria, Spanien, erfolgreich getestet. Derzeit forscht man an so genannten geschlossenen volumetrischen Receivern (REFOS Konzept). Die Druckluft aus der Kompressorstufe einer Gasturbine wird in diesem Absorber solar erhitzt und treibt dann die Turbine an. Damit wird es möglich, Sonnenenergie direkt in eine Gasturbine bzw. in ein modernes, hocheffizientes Gas- und Dampfturbinenkraftwerk einzukoppeln und dort mit hohen Wirkungsgraden von über 50 % in Strom umzuwandeln.

Bei diesem Konzept konzentriert ein zweiachsig der Sonne nachgeführter Parabolspiegel die Sonnenenergie direkt auf einen im Brennpunkt des Spiegels aufgehängten Absorber. In diesem wird ein Arbeitsgas (Helium, Luft) zum Antrieb eines Stirlingmotors oder einer Gasturbine – die unmittelbar neben dem Absorber angeordnet sind – auf bis zu 900°C erhitzt.

Die Kosten für die Sonnenkollektoren fallen grundsätzlich als Anfangsinvestition an. Das ist so, als würde man den gesamten für den Betrieb notwendigen Brennstoff eines Kraftwerks zu Beginn des Projekts kaufen und dann einlagern. Für diese Investition müssen zudem Steuern, Zinsen und Versicherungsprämien bezahlt werden, während [[fossile Energieträger|fossiler Brennstoff]] erst bei Bedarf zugekauft wird und in vielen Ländern nicht nur steuerfrei ist, sondern sogar subventioniert wird.

Die Ausgangslage für Solarstrom ist also denkbar ungünstig. Insbesondere bei den derzeit niedrigen Preisen für [[fossile Energieträger|fossile Brennstoffe]] ist Solarstrom deshalb in der Regel teurer als Strom aus konventionellen