Solarkraftwerk in Sevilla mit Solarturm: Ein ähnliches Kraftwerk mit deutscher Technik soll die algerische Wüstenstadt Boughezoul mit Strom versorgen.

Foto: Greenpeace

Eigentlich gilt die Region zwischen Köln, Aachen und Düsseldorf in Nordrhein-Westfalen als Hort schmutziger Energie. Hier fräsen sich Riesenbagger durch Braunkohlelagerstätten, hier pustet das zweitgrößte Braunkohlekraftwerk Europas, das Kraftwerk Neurath der RWE, sichtbar viel Kohlendioxid in die Atmosphäre. Und trotzdem ist diese Region eine Leuchtturm-Region durch einen in Wortsinn leuchtenden Turm. Hier steht auf freiem Feld bei Jülich der 60 Meter hohe Turm eines Solarturmkraftwerks.

Solarturmanlage in der Nähe von Jülich am Niederrhein: 2153 bewegliche Spiegel (Heliostate) lenken die Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 Meter hohen Turms. Das Kraftwerk im Rheinland erreicht eine Spitzenleistung von 1,5 Megawatt.

Quelle: DLR/Lannert

Solare Power: Spitzenleistung von 1,5 Megawatt

2153 bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, sind auf einer Fläche von rund zehn Hektar so ausgerichtet, dass sie ihr Licht immer in Richtung der Turmspitze reflektieren. Dort sitzt der 22 Quadratmeter große Receiver, der aus 120 Modulen einer besonders hitzefesten Siliziumkarbid-Keramik besteht. Die gebündelten Sonnenstrahlen heizen die Luft im Receiver auf rund 700 Grad auf. Damit wird in einem Wärmetauscher Dampf erzeugt, der dann einen Stromgenerator antreibt. Kaum zu glauben: Hier im oft wolkenverhangenen Nordrhein-Westfalen kamen im Testbetrieb schon 1,5 Megawatt an Spitzenleistung zustande.

Auf acht Hektar stehen in Jülich 2153 bewegliche Spiegel (Heliostate) und lenken die Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 Meter hohen Turms. Dort werden die Strahlen von einem 22 Quadratmeter großen sogenannten Receiver aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Die angesaugte Luft heizt sich dabei auf etwa 700 Grad Celsius auf und ist ideal zur Stromerzeugung.

Quelle: DLR/Lannert

„Solartürme sind ideal für den Mittelmeerraum. Diese sonnenreichen Regionen sind die eigentlichen Einsatzorte dieser Technologie“, sagt Bernhard Hoffschmidt, einer von zwei Direktoren des Instituts für Solarforschung am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Und genau dort, am Rand der algerischen Wüste, entsteht schon bald das modernste Solarturmkraftwerk der Welt. Wo heute gerade einmal 17.000 Menschen unter kargen Bedingungen ihre Existenz fristen, soll in den kommenden Jahren die Retortenstadt Boughezoul aus dem Boden gestampft werden. 350.000 Menschen sollen dort leben, ihre Energie soll dann der algerische Solarturm Alsol liefern, der erste Solarturm überhaupt im sonnenreichen Afrika.

Umweltministerium will sieben Millionen in das Projekt stecken

Der Solarturm Alsol wird als Hybridkraftwerk konzipiert, er kann zum Beispiel in der Nacht mit Gas betrieben werden. Die Kombination ermöglicht dem Land, das über große Gasvorkommen verfügt, einen weichen, kostengünstigen und versorgungssicheren Übergang von einer fossilen hin zu einer solaren Stromerzeugung. Das Bundesministerium für Umwelt (BMU) will einen Höchstbetrag von sieben Millionen Euro zum Bau des Kraftwerks und zum Bau der Einrichtung eines regenerativen Testzentrums beisteuern.

In dunklen Stunden hilft ein Wärmespeicher für sieben Stunden

Den Löwenanteil des rund 35 Millionen Euro teuren Solarturms wird Algerien selbst tragen. Der Alsol-Turm soll zuverlässig sieben Megawatt elektrische Leistung liefern. Besonders pfiffig: Im Innern des Solarturms wird sich ein mehrere Meter hoher Wärmspeicher befinden. Der kann, aufgeheizt durch die heiße Luft, mit seiner Wärme ebenfalls Wasser verdampfen und eine Turbine antreiben. Sein Potential reicht für sechs bis sieben sonnenlose Stunden. Erst dann muss auf Gashybrid umgeschaltet werden.

Straßenschild nach Boughezoul in Algerien: Die Stadt mit 17.000 Einwohner soll auf 350.000 Einwohner wachsen und braucht dafür sehr viel Strom. 

Quelle: Habib Kaki

Wesentliche Teile der Technologie im Alsol-Turm wurden beim DLR-Institut für Solarforschung entwickelt. Im Labormaßstab entwarfen und testeten die Solarforscher den nun in Algerien zum Einsatz kommenden HTREC, was die Abkürzung für High Temperatur Receiver ist. Die Pilot-Solartumanlage in Jülich, die im Jahre 2009 von Anlagenbauer Kraftanlagen München (KAM) gebaut wurde, verhalf der Technologie schließlich zum Durchbruch. „Ziel des Pilotprojekts in Jülich war, ein komplett funktionierendes Kraftwerk zu demonstrieren. Und genau das hat auch geklappt“, sagt Felix Andlauer von KAM.

Der Solarreceiver arbeitet besonders robust

Der in Jülich entwickelte HTREC ist ein poröser Keramikquader. Durch diesen strömt kontinuierlich die aus der Umgebung abgesaugte und von der gebündelten Sonnenpower erhitzte Luft. Der Solarreceiver kann durch die Nutzung der immer verfügbaren Umgebungsluft besonders robust arbeiten und ist ideal für den Einsatz in trockenen und sonnenreichen Regionen. Entscheidend für einen hohen Wirkungsgrad des sogenannten offenen volumetrischen Receivers ist die große Oberfläche der porösen keramischen Struktur.

Ein Strahlungsempfänger sammelt an der Spitze des Turms die Sonnenstrahlen der auf ihn gerichteten Spiegel und wandelt die Sonnenenergie in Wärme um. Der Receiver arbeitet mit einer Betriebstemperatur von bis zu 700 Grad Celsius. Dadurch kann die Solarenergie sehr effizient in Wärme und anschließend in Strom umgewandelt werden.        

Quelle: DLR/Lannert

„Hohe Betriebstemperaturen sind ein wesentlicher Vorteil der Turmtechnologie, wodurch die Solarenergie generell sehr effizient in Strom umgewandelt werden kann. Wenn es gelingt, den Wirkungsgrad der Receiver weiter zu steigen, kommen die Vorteile des Systems noch besser zum Tragen“, erklärt Peter Schwarzbözl, Leiter des Sonnenturm-Projektes beim DLR-Institut für Solarforschung.

Technologie des Sonnenturmes ist weltweit führend

„Mit dieser Technologie sind wir weltweit Spitze“, freut sich Professor Bernhard Hoffschmidt vom DLR. „Wir freuen uns sehr, dass ein Turmkraftwerk mit der im DLR entwickelten Receiver-Technologie nun erstmals im Sonnengürtel gebaut wird. Dies ist ein großer Erfolg, der durch das Pilot-Turmkraftwerk in Jülich erst ermöglicht wurde. Gemeinsam mit den algerischen Forschern können wir zukünftig wertvolle Erfahrungen zur weiteren Verbesserung der Technologie unter realen Wüstenbedingungen sammeln.“

Die Solarforscher in der Braunkohleregion rund um Köln sehen im deutschen Solarturmkraftwerk ein enormes Potential. „Unsere Hybridlösung ist umweltfreundlicher und kosteneffizienter als ein reines Gaskraftwerk“, sagt Anlagenbauer Andlauer.