Groß im Kommen

Solarthermische Kraftwerke vor dem Comeback

Solarstrom aus Megawatt-Anlagen muss kein exklusives Nischenprodukt bleiben. Parabolrinnen- und Aufwindkraftwerke wurden zwar in den 80er Jahren als große Hoffnungsträger gehandelt und drohten nach Anfangserfolgen in der Versenkung zu verschwinden. Mit neuen Projekten könnte diesen Technologien jetzt doch der Durchbruch gelingen.

11. April 2001

Wer durch die kalifornische Mojave-Wüste fährt, sieht sich unvermittelt mit einer sehr futuristisch anmutenden Form zukünftiger Energieversorgung konfrontiert: Auf einer quadratkilometergroßen Fläche stehen Hunderte von Parabolspiegeln in Reih und Glied. Fortlaufend dem Tagesgang der Sonne nachgeführt, konzentrieren sie zirka 30-fach Solarstrahlung auf ein in der Brennlinie befindliches vakuumisoliertes Absorberrohr, in dem Thermoöl auf bis zu 400 °C erhitzt wird. Über einen Wärmetauscher geleitet, wird Dampf erzeugt, der wiederum eine Turbine antreibt.

Günstige Bedingungen für ein Pilotprojekt

Insgesamt neun dieser Parabolrinnen-Kraftwerke mit einer Nennleistung von 354 MW wurden zwischen 1984 und 1990 in Kalifornien errichtet; mit einer technischen Verfügbarkeit von rund 98 % erzeugten sie bis heute über 8 Mrd. kWh Solarstrom. Vorrangig sinkende Energiepreise führten jedoch dazu, dass bis heute keine weiteren Anlagen errichtet wurden. Jetzt bahnt sich eine Fortsetzung der Geschichte solarthermischer Kraftwerke an - auf Kreta. Gerade die Mittelmeerinsel bietet mit ihrem steigenden Strombedarf, verursacht durch wachsenden Tourismus, günstige Rahmenbedingungen. Die fehlende Anbindung an das griechische Festlandsnetz bedingt durchschnittliche Stromgestehungskosten von 18 Pf/kWh (bei Spitzenlastabdeckung bis zu 31 Pf/kWh) in den bestehenden fossil befeuerten Kraftwerken. Ein Ausbau dieser Kapazitäten scheint aufgrund des Widerstands von Umweltschützern und Tourismusorganisationen problematisch. Hoch im Kurs stehen dagegen erneuerbare Energiequellen, nicht zuletzt durch das 1994 in Griechenland verabschiedete Einspeisegesetz für private Stromerzeuger, das 14 Pf pro regenerativ erzeugter Kilowattstunde garantiert. Ein weiterer Pluspunkt ist die hohe solare Einstrahlung von über 2.000 kWh/m2 pro Jahr.

Der Plan, ein Solarkraftwerk auf Kreta zu errichten, exisitert seit 1994. Entscheidende Unterstützung für das Theseus (Thermal Solar European Power Station)-Projekt, ein Parabolrinnen-Kraftwerk mit 50 MW Leistung, kommt seit geraumer Zeit von der deutschen Energie-Entwicklungsgesellschaft Solar Millennium AG, die eine 70 %-ige Mehrheitsbeteiligung an der örtlichen Projektentwicklungs- und Betreibergesellschaft Theseus S.A. hält. Ziel des Erlanger Unternehmens ist es, über Solar-Fonds, an denen sich private Kapitalanleger beteiligen können, die Entwicklung und Errichtung von solaren Großkraftwerken voranzutreiben.

Für die Anlage auf Kreta am Standort Frangokastello in der Gemeinde Sfakia betragen die Gesamtinvestitionskosten 125 Mio. Euro - neben privatem Fondskapital und günstigen Bankkrediten soll eine EU-Beihilfe von 45 Mio. Euro aus Thermie-Programm und Strukturfonds dem Projekt zum Durchbruch verhelfen. Obwohl aufgrund von Mittelkürzungen in Brüssel die Gesamtfördersumme noch nicht genehmigt wurde, ist man in Erlangen laut Aussage von Solar-Millennium-Vorstand Dr. Henner Gladen zuversichtlich, im Zuge der nächsten Förderentscheidungen mit dem Bau der Anlage im Jahr 2001 beginnen zu können. Zumal weitere erfolgversprechende Projekte in Aussicht stehen - unter anderem in Spanien, wo begünstigt durch eine Einspeisevergütung von 43 Pf/kWh für solar erzeugten Strom die Voraussetzungen noch besser als in Griechenland erscheinen.

Verwirklicht werden sollen die Kraftwerksprojekte mit Unterstützung namhafter Kooperationspartner: Der Pilkington Solar International GmbH, Köln, Nachfolger von Flachglas Solartechnik, welche die Parabolspiegel für die kalifornischen Anlagen lieferte und damit entscheidender Know-how- Träger in Sachen Parabolrinnen-Kraftwerk ist; der Stuttgarter Fichtner Solar GmbH, mit führend im technischen Projektmanagement, sowie der Solel Solar Systems Ltd. aus Jerusalem, Absorberlieferant und Nachfolger des israelischen Zweigs von LUZ International, dem 1991 in Konkurs gegangenem Erbauer der neun kalifornischen Solarfarmen.

Megawatt aus gigantischen Turmröhren

Als weitere Partner für die Errichtung solarthermischer Kraftwerke konnten neben dem Stuttgarter DLR Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., das die Projekte beratend begleitet, das renommierte Ingenieurteam Prof. Dr. Jörg Schlaich und Rudolf Bergermann gewonnen werden. Letztere arbeiten seit Jahren an der Realisierung von Aufwindkraftwerken im großtechnischen Maßstab. Diese Anlagen kombinieren auf einfache Weise die physikalischen Phänomene Treibhaus- und Kamineffekt: Unter einem flachen, kreisförmigen Glasdach, das als Heißluftkollektor dient, erwärmt sich Luft; diese steigt durch einen im Zentrum des Dachs positionierten hohen Kamin nach oben und versetzt im Fuß des Turms befindliche druckgestufte Windturbinen in Rotation.

Nachgewiesen wurde das Funktionsprinzip an einer 50-kW-Pilotanlage im spanischen Manzanares, die über einen Kamin von 195 m Höhe und 10 m Durchmesser sowie ein Kollektorfeld von 240 m Durchmesser verfügte. Zur Erzielung von Leistungen im 100-MW-Bereich wären allerdings Glasdächer mit mehreren Kilometern Durchmesser und Turmhöhen von bis zu 1.000 m erforderlich - nach dem heutigen Stand der Entwicklung der Hochbautechnik jedoch kein Ding der Unmöglichkeit, wie Prof. Schlaich gerne betont.

Die vergleichsweise einfache Bauweise und Technik macht diese Technologie gerade auch für Entwicklungsländer interessant, zumal die Anlagen durch einen einfachen Kunstgriff kontinuierlich rund um die Uhr betrieben werden können: Unter dem Glasdach werden Wasserschläuche ausgelegt, welche die tagsüber gespeicherte Wärme nachts wieder abgeben. Nachteilig sind jedoch der große Flächenbedarf sowie die hohen Kosten, die bei den ersten Anlagen in der Größenordnung von 1 Mrd. DM liegen würden.

Doch die Nachfrage nach alternativer Kraftwerkstechnik nimmt beständig zu. Schon sehr konkrete Projekte verfolgt die Solar-Millennium-Gruppe laut Dr. Gladen in Ägypten, Libanon, Südafrika und Arizona. Auch in Deutschland regt sich etwas: EnBW-Chef Gerhard Goll äußerte vor kurzem in einem „Die Zeit“- Interview, angesprochen auf das Thema „Klimaschutz ohne Atomkraft“, ebenfalls Interesse an der Aufwindkraftwerk-Technologie. EnBW-Ingenieure haben die Stromgestehungskosten dieser Anlagen schon genauer taxiert: Sie liegen in der Größenordnung zwischen 11 und 20 Pf/kWh - je nach veranschlagter Kraftwerks-Lebensdauer von 20 bis 40 Jahren.

Erschienen in Ausgabe: 04/2000