Strom aus der Wüste 01.06.2012, 12:00 Uhr

In Marokko entsteht das weltweit größte thermische Solarkraftwerk

Es ist nur ein Gedankenexperiment unter Wissenschaftlern: Würde man ein Tausendstel der Wüstenfläche der Erde mit Solarzellen bedecken, ließe sich mit der dort eingestrahlten Sonnenenergie der Energiebedarf der Menschheit decken. Doch an der Vision wird ganz real gearbeitet. In Marokko entsteht derzeit das größte thermische Solarkraftwerk der Welt.

Für Strom aus Solarkraftwerken fallen im Vergleich zu konventionell fossil betriebenen Kraftwerken geringere Betriebskosten an, der erzeugte Strom gilt als umweltfreundlich. In den Wüstenzonen der Erde ist die Sonneneinstrahlung noch um ein Vielfaches intensiver als in den gemäßigten Breiten. Großtechnische Solarthermienutzung bietet sich damit schon heute an, eine der Energiequellen der Zukunft zu werden, wenn sich die Ära der fossilen Brennstoffe ihrem Ende zuneigt.

In Ouarzazate, einer Kleinstadt im Süden Marokkos, will man diese Energiequelle schon heute anzapfen. Hier, am Rande der Sahara, soll das erste solarthermische Großkraftwerk des Landes entstehen. Die Planungen sind abgeschlossen, die Finanzierung steht, der erste Spatenstich soll im November erfolgen.

Mit thermischen Solarkraftwerk will sich Marokko unabhängig von Öl, Gas und Kohle machen

Mit 160 MW Leistung will die staatliche marokkanische Energiebehörde den ersten Schritt zu einer klimafreundlichen Stromversorgung machen, weg von Öl, Erdgas und Kohle, die bislang den Energiebedarf decken und zu über 95 % importiert werden müssen. Und weitere Schritte sollen folgen. Bis 2020 soll sich die landesweit aus Sonnenkraft gewonnene Leistung auf 2000 MW vervielfältigen. Allein die Anlage in Ouarzazate soll nach der zweiten Bauphase, die 2017 abgeschlossen sein soll, bis zu 500 MW liefern. Damit wäre es nach heutigem Stand das größte thermische Solarkraftwerk der Welt.

Die Technologie der Parabolrinnenkraftwerke, die in Ouarzazate zum Einsatz kommen soll, hat sich bereits bei Solarkraftwerken in den USA und in Spanien bewährt. Die Strahlung der Sonne wird mit riesigen Parabolspiegeln auf ein Absorberrohr konzentriert, welches von einem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Dieses wird von der konzentrierten Sonnenstrahlung auf Temperaturen von bis zu 460 °C aufgeheizt. Das erhitzte Medium wird dann in einen Kraftwerksblock geleitet, um dort Wasser zu verdampfen und über eine Dampfturbine elektrische Energie zu gewinnen.

Synthetisches Thermöl soll als Wärmetransporter im Solarkraftwerk dienen

In der Anlage in Ouarzazate wird ein synthetisches Thermoöl als Wärmeträgermedium verwendet werden. Doch der Einsatz gilt in Fachkreisen durchaus als problematisch (s. VDI nachrichten, Nr. 28/29 vom 15. 7. 11, Seite 18). Thermoöl, das sich typischerweise aus Diphenyloxid und Diphenyl zusammensetzt, gilt als aquatoxisch. Bei einem Leck im Leitungssystem könnte es ins Grundwasser gelangen, was gravierende ökologische Schäden zur Folge hätte.

Zwar sind Alternativen zum Einsatz von Thermoöl in Sicht, doch wurden diese bislang kaum in größerem Maßstab erprobt. Wasserdampf als Wärmeträger ist eine davon. Gegenüber Thermoöl hat Wasserdampf den Vorteil, dass er auf über 500 °C erhitzt werden kann, womit sich ein höherer Wirkungsgrad erzielen ließe. Zudem kann er den Turbinen direkt zugeführt werden Kosten für Pumpen und Wärmetauscher entfallen.

Erkauft wird dieser Vorteil mit einem erheblich höheren Druck in den Rohren, was besondere Anforderungen an das zu verwendende Leitungsmaterial stellt. Thermoöl, das nur bis auf etwa 450 °C erhitzt werden kann, baut in den Absorberrohren keinen nennenswerten Druck auf.

Inzwischen wurden Absorberrohre entwickelt, die mit Membranen den heißen Wasserdampf vom Wasser trennen und ihn über eine separate Leitung der Dampfturbine zuführen. So kann das Wasser über die gesamte Länge der Absorberrohre zu Wasserdampf erhitzt werden ein effizienteres Verfahren, das jedoch noch in größerem Maßstab erprobt werden muss.

Derzeit testen Forscher Salz als Alternative zum Thermöl

Eine weitere Alternative zu Thermoöl ist Salz. In Marokko kommt Salz erstmals im Rahmen eines Großprojektes zum Einsatz, allerdings nur als Wärmespeicher. Das verwendete Salzgemisch verflüssigt sich bei über 250 °C zu einer Salzschmelze, die die tagsüber aufgenommene Wärme nach Sonnenuntergang wieder abgibt.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat nun in Kooperation mit Siemens Energy eine Testanlage errichtet, bei der die Salzschmelze auch als Wärmeträgermedium eingesetzt wird. Auch Salz kann auf weit über 500 °C erhitzt werden, erzeugt dabei jedoch – anders als Wasserdampf – keinen Druck in den Leitungen.

Der besondere Charme der Verwendung von Salz liegt in der Kombination von Träger- und Speichermedium. Es müssten nicht mehr zwei separate Kreisläufe aus Thermoöl (zur Wärmeweiterleitung) und Salz (zur Wärmespeicherung) betrieben werden. Die beiden Kreisläufe können zusammengeführt werden, was die Systemkomplexität und nicht zuletzt die Kosten senken würde.

KfW: Zeitplan für Einweihung des Solarkraftwerks wird eingehalten

Kurt Hildebrand, der bei der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) die Projekte für erneuerbare Energien in Nordafrika leitet, zeigt sich mit dem Stand der Arbeiten in Ouarzazate zufrieden. „Mit der Regierung und der marokkanischen Solarenergiebehörde Masen (Moroccan Agency for Solar Energy) arbeiten wir gut zusammen. Den Zeitplan zur Einweihung des Kraftwerks, vorgesehen ist Ende 2014, werden wir wohl einhalten können.“

Einen großen Vorteil gegenüber anderen nordafrikanischen Staaten hat Marokko bereits heute. Er liegt auf dem Grund des westlichen Mittelmeeres und verbindet Afrika und Europa: Zwei dicke Stromkabel verbinden die beiden Kontinente miteinander.

Bislang fließt der Strom darin nur von Spanien hinüber in den Maghreb. Doch die Richtung soll sich nach dem Willen der Regierungen diesseits und jenseits des Mittelmeeres schon in ein paar Jahren umkehren.

Die Investitionssumme der Anlage in Ouarzazate von etwa 700 Mio. € konnte dank der Finanzierung durch die Europäische Kommission, die Europäische Investitionsbank (EIB), die französische Entwicklungsbank AFD, die Afrikanische Entwicklungsbank und durch die Weltbank zugesagt werden. Die Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch die KfW, leistet mit 115 Mio. € den Löwenanteil.

Von Frank Odenthal

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