Energie gegen Armut

Aufwindkraftwerke sollen Energieprobleme lösen

Über Energietechniken, die fast keine Rohstoffe verbrauchen und das Welthungerproblem lösen, diskutierten im Mai Ingenieure auf dem Deutschen Ingenieurtag in Münster. Besondere Aufmerksamkeit galt den Aufwindkraftwerken. Prof. Dr. J. Schlaich, beratender Ingenieur aus Stuttgart, erwartet von ihnen im wahrsten Sinne Großes.

22. Dezember 2003

Aufwindkraftwerke sind solare Großkraftwerke für die sonnenreichen Regionen der Erde. Die dort fast ohne Ressourcenverbrauch erzeugte elektrische Energie dient dem Eigenbedarf und damit der Entwicklung des jeweiligen Landes, zu einem späteren Zeitpunkt dem Export und damit der Verbesserung der Handelsbilanz. Da so natürliche Rohstoffe wie Öl, Kohle und Gas durch Investitionen ersetzt werden, entstehen neue Arbeitsplätze. Diese Arbeit und Energie führen zu Wohlstand, der wiederum zur Dämpfung des Bevölkerungszuwachses.

Für eine Leistung von 200 MW wird unter einem Glasdach von 5 km Durchmesser von der Sonne warme Luft erzeugt. Sie steigt in einer 1 km langen Röhre in die Höhe, die aus der Mitte des Glasdachs aufragt, und treibt durch ihren Sog Turbinen und Stromgeneratoren am Fuß der Röhre an. Nachts muss das Kraftwerk nicht still stehen. Ein Betrieb über 24 h wird durch unter dem Dach angebrachte, geschlossene Wasserschläuche garantiert. Sie geben ihre tagsüber gespeicherte Wärme in der Nacht ab.

Ein Aufwindkraftwerk braucht kein Kühlwasser, was in vielen sonnenreichen Ländern ein entscheidender Vorteil ist. Da die Solarstrahlung nicht konzentriert wird, kann auch diffuses Licht zur Lufterwärmung unter dem Glasdach genutzt werden. Das erlaubt den Kraftwerksbetrieb auch bei bedecktem Himmel, was den Einsatz in tropischen Länder ermöglicht.

Das Glasdach, das etwa 60 % der Gesamtkosten ausmacht, ist aus quadratischen Fenstern konstruiert. Diese Bauweise wurde jahrelang an einem Prototyp in Spanien erfolgreich getestet. Die erforderlichen Materialien Beton, Glas und Stahl sind überall in ausreichenden Mengen vorhanden. Aufwindkraftwerke können heute auch in industriell weniger weit entwickelten Ländern gebaut werden. Damit ist selbst in ärmeren Ländern die Realisierung einer großen Anlage mit eigenen Ressourcen und Arbeitskräften möglich.

Für die Röhre wurden verschiedene Bauweisen und Werkstoffe gründlich verglichen mit dem Ergebnis, dass in der Regel in allen in Frage kommenden Wüstenländern Stahlbetonröhren die höchste Lebensdauer bei günstigen Kosten versprechen. Technisch sind das zylindrische Naturzugkühltürme mit 170 m Durchmesser bei l.000 m Höhe und Wandstärken von 99 cm am Fuß und 25 cm an der Spitze, die im Inneren mit Speichenrädern ausgesteift werden.

Bisher sind Naturzugkühltürme nicht über die 200-m-Marke hinaus gekommen, weil sich die Röhren im Sog verformen und Risse oder Beulen entstehen. Dem kann man aber mit aussteifenden Speichenrädern begegnen, die wie steife Schotte wirken und den Aufwind nur minimal behindern. Fertigt man die Speichen aus stehenden Flachstählen, zwischen einem Druckring in der Kaminwand und einem Nabenring, dann spannt sich ein solches Speichenrad durch seine Eigenlast von selbst vor und seine Speichen sind zug- und druckfest.

Die Herausforderung ist groß, „aber es ist möglich, also sollten wir& pos;s tun“, so Schlaich. Er ist der festen Überzeugung, dass eine globale Energiewirtschaft, zu der die Sonne ortsabhängig wie die Wasserkraft im Mix mit fossilen und nuklearen Brennstoffen einen wesentlichen Anteil beisteuert, keine Utopie ist.

Erschienen in Ausgabe: 10/2003