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Solarthermie Kraftwerk

Solarthermische Kraftwerke wandeln die mittels des Solarthermie erzeugte Wärme anschießend in Strom um. Dies ist nur um den Preis eines deutlich verringerten Wirkungsgrades möglich. Erreichen Solarkollektoren Wirkungsgrade von teilweise deutlich über 80 Prozent, weisen Solarthermie Kraftwerke typischerweise Wirkungsgrade von nicht mehr als 30 Prozent auf. Als Wärmeträger kommen in diesen Kraftwerken spezielle Thermoöle zum Einsatz, die für Temperaturen von mehr als 400 Grad ausgelegt sind. In einigen Solarthermie Kraftwerken kommt auch Wasser als Wärmeträger zum Einsatz, das direkt im Absorber verdampft wird. Die hohen Temperaturen werden erreicht, indem Sonnenlicht durch Spiegelanordnungen auf die Absorber der Solarthermie Anlage konzentriert wird. In einigen Anlagen wird das Licht auf ein langes Rohr fokussiert, in anderen auf einen Punkt.

Linienfokussierung

In linienfokussierten Solarthermie Kraftwerken wird das Sonnenlicht über die gesamte Länge auf die Absorberrohre fokussiert. Dies geschieht durch Parabolrinnen, also lange Schienen parabelförmiger Spiegel, in deren Brennlinie das Absorberrohr verläuft. Eine ähnliche Idee verfolgen Fresnel Kollektoren, die das gleiche Funktionsprinzip durch geeignete Anordnungen flacher Spiegel realisieren. In beiden Fällen werden die Spiegel der Sonne nachgeführt, um während des gesamten Tages eine maximale Leistung zu erzielen. Ein Parabolrinnen Kollektor muss zu diesem Zweck komplett nachgeführt werden, auch das Absorberrohr muss also bewegt werden. Fresnel Kollektoren kommen mit einer Nachführung der Spiegel aus, der Absorber muss nicht bewegt werden. Daher können auch Kollektoren mit einer Länge von mehreren hundert Metern auf relativ einfache Weise realisiert werden. Ein wesentlicher Vorteil dieser sehr langen geraden Absorberrohre liegt im verlustarmen Transport des Wärmeträgers.

Punktfokussierung

Hier wird das Licht nicht auf eine Brennlinie gebündelt, sondern auf einen Brennpunkt. Bekanntestes Beispiel dieser Technologie sind Solarturmkraftwerke. In diesen Kraftwerken lenken zahlreiche nachgeführte Parabolspiegel das Sonnenlicht auf einen relativ kleinen Absorber, der sich in der Spitze eines Turms befindet. Dabei werden Temperaturen von mehr als 1000 Grad erreicht. Der Vorteil dieses Konzepts besteht darin, dass Dampfturbinen bei hohen Temperaturen einen besseren Wirkungsgrad aufweisen, wodurch die Energieverluste bei der anschließenden Umwandlung in Strom reduziert werden. Ein weiteres Konzept punktfokussierter Solarthermie Kraftwerke setzt auf eine fast 200 Jahre alte Technologie, den Stirlingmotor. Dieser arbeitet mit einem geschlossenen Gaskreislauf, wobei dem Gas über einen Wärmeempfänger ständig Energie zugeführt wird, die in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Damit können Maschinen oder auch ein Generator angetrieben werden. In Solarthermie Kraftwerken befindet sich der Wärmeempfänger im Brennpunkt eines Parabolspiegels. Diese Konstruktion weist einen besonders hohen Wirkungsgrad auf, da die ansonsten erforderlichen Zwischenschritte entfallen, bei denen der Wärmeträger erhitzt und abtransportiert wird.

Bildquellen: Bild 1: Benderson2 unter CC BY-SA 2.5; Bild 2: RobbyBer unter CC BY-SA 3.0

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