Solarenergie

Das Solarthermische Demonstrations- und Versuchskraftwerk Jülich (STJ) hat im Januar 2009 erfolgreich den Testbetrieb aufgenommen. Der Prototyp eines „solarbefeuerten“ Dampfkraftwerks stellt Deutschlands Vorreiterrolle bei der Entwicklung innovativer Technologien zur klimaneutralen Energiegewinnung unter Beweis.

Jülich in Nordrhein-Westfalen ist neuerdings um ein Wahrzeichen reicher. Wie der Tower eines Flughafens erhebt sich im Osten des Gewerbegebiets „Königskamp“ am Rande der historischen Festungsstadt ein 60 Meter hoher Betonturm. Sobald der Himmel aufklart, kommt Leben in das Feld zu seinen Füßen. Vollautomatisch schwenken 2.150 Heliostaten ihre Spiegel dem Sonnenlicht entgegen. Sie fangen die Strahlen ein und reflektieren sie gebündelt auf das Auge des Receivers, der am First des Turmes sitzt. 18.000 Quadratmeter Spiegelfläche sorgt dabei für eine bis zu tausendfache Konzentration des gleißenden Lichts.

Die absorbierte Wärme aus dieser Solarbefeuerung reicht aus, die Luft im Inneren des Turms auf bis zu 700 Grad Celsius aufzuheizen. Das Übrige funktioniert wie bei konventionellen Kraftwerken. Über einen 40 Tonnen schweren Abhitzekessel wird mit der gewonnenen Wärme Wasserdampf erzeugt, der eine Turbine antreibt. Ein Generator wandelt ihre Rotationsenergie in Elektrizität um, die ins öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Damit das 1,5-Megawatt-Solarturmkraftwerk auch nachts und bei Bewölkung funktioniert, wird der Wärmeüberschuss einem thermischen Speicher aus Keramik zugeführt.

Herkömmlichen Systemen weit überlegen

Solarturmkraftwerke eignen sich für beinahe jedes Gelände und machen eine Bearbeitung des Bodens so gut wie überflüssig. Im Gebirge sind sogar Konstruktionen denkbar, die ohne Turm auskommen, indem sie etwa das Sonnenlicht auf eine Bergflanke werfen, in der der Receiver sitzt. Die Anlage in Jülich zeichnet sich überdies durch kostengünstige Bauteile und Wärmespeicher aus, die deutlich höhere Betriebstemperaturen zulassen als herkömmliche Parabolrinnensysteme, denen sie hinsichtlich des Wirkungsgrades weit überlegen sind. Luft besitzt zwar als Primärenergieträger eine niedrigere Wärmekapazität als Wasser oder Salzschmelzen, ist aber unbegrenzt verfügbar, sicher und kostenlos. Für Solarthermische Anlagen spricht ferner, dass sie sich bestens mit Techniken zur Verfeuerung alternativer Energieträger wie Biogas zu Hybridkraftwerken kombinieren lassen. Auf lange Sicht ist sogar eine solare Erzeugung von Wasserstoff denkbar.

Das Solarthermische Versuchs- und Demonstrationskraftwerk ist ein Gemeinschaftsprojekt. Das Konzept stammt von der Schweizer Firma Sulzer, die ab Mitte der Achtzigerjahre in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen Prototyp im südspanischen Almeria erprobte. Es wurde nun in Zusammenarbeit mit dem Solar-Institut Jülich (SIJ) der Fachhochschule Aachen weiterentwickelt. Mit der Planung, Lieferung und Errichtung des Kraftwerks war die Firma Kraftanlagen München (KAM) beauftragt. Die Partner berufen sich bei ihrer Pionierarbeit auf die Studie Klimaschutz und Energieversorgung in Deutschland 1990–2020 der Deutschen Physikalischen Gesellschaft, in der es heißt: „Vom physikalisch-technischen Gesichtspunkt aus gibt es kaum Zweifel daran, dass solarthermische Kraftwerke eine der besten Optionen für die Bereitstellung der benötigten großen Mengen CO2-freien Stroms darstellen. (...) Will man diese besonders geeignete Technik nicht versäumen, müssen jetzt dringend die notwendigen Schritte getan werden.“

Investition in die Zukunft

Mehr als die Hälfte der rund 22 Millionen Euro zur Finanzierung des Projekts in Jülich stammen auf Fördermitteln des Bundes sowie der Länder Nordrhein-Westfalen und Bayern. Nach den Worten der nordrhein-westfälischen Wirtschaftsministerin Christa Thoben (CDU) geht es darum, eine solide Basis für eine kontinuierliche Weiterentwicklung dieser Technologie zu schaffen und die derzeitige Marktführerschaft des deutschen Anlagen- und Maschinenbaus bei Technologien zur Regenerativstromerzeugung zu sichern.

Die Aussichten für diese neue umweltfreundliche und zudem kostengünstige Technik auf einem stark expandierenden Markt sind hervorragend. Vor allem in sonnenverwöhnten Ländern könnten solarthermische Kraftwerke im Mega-Watt-Maßstab erheblich zur Sicherung der weltweiten Energieversorgung beitragen. Nach konservativen Berechnungen würde ein einziges Prozent der Fläche der Sahara ausreichen, um mit Anlagen vom Typ Jülich den gesamten derzeitigen Strombedarf der Erde zu decken.