Super smart Grid

(8. Juli 2009) Erstmals haben sich Umweltverbände wie der WWF und Germanwatch, sowie Netzbetreiber wie Vattenfall Europe Transmission und die niederländische TenneT gemeinsam für die Integration erneuerbarer Energien ins europäische Stromnetz stark gemacht und in der Renewables-Grid-Initiative (RGI) ein Memorandum of Understanding unterzeichnet.

Die Initiative fördert den Ausbau von Produktions- und Hochspannungsnetzkapazitäten zur Integration zentral und dezentral erzeugter erneuerbarer Energie, also von Strom aus großen Offshore-Windparks und solarthermischen Kraftwerken. Sie fordert Erleichterungen von Investitionen für Stromübertragungsleitungen sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstromtechnologie und den Einsatz innovativer Smart Grid-Technologien.

Um die EU-Klimaschutzziele von 20% erneuerbare Energie bis 2020 und mindestens 80% CO₂-Reduktion bis 2050 zu erreichen, müssten 35% des europäischen Stroms bis 2020 erneuerbar erzeugt werden, hieß es. Das erfordere eine grundlegende Erneuerung und Erweiterung der Netzinfrastruktur.

Die RGI basiert auf Arbeiten von Antonella Battaglini, die als leitende Wissenschaftlerin am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung und im European Climate Forum als Process Leader des SuperSmart Grid-Projekts tätig ist.

Parabolrinnenkraftwerk startet

(5. Juni 2007) Im US-Bundesstaat Nevada geht das Parabolrinnenkraftwerk "Nevada Solar One" ans Netz. Die 64-MW-Anlage werde jährlich etwa 129 Mio kWh Solarstrom erzeugen, so die Schott AG, Mainz, die die Receiver des Kraftwerks liefert. Bauherrin der Anlage auf einer Fläche von 212 Fußballplätzen ist die Acciona Solar Power, eine Tochter des spanischen Acciona-Konzerns.

Parabolrinnenkraftwerke stünden mit "Nevada Solar One" weltweit vor dem Durchbruch, so Schott. Die Technologie sei erprobt und die Stromgestehungskosten würden schon bald wettbewerbsfähig. Auch Europa könnte eines Tages mit Solarstrom aus solarthermischen Kraftwerken rund ums Mittelmeer versorgt werden.

Nahe dem spanischen Granada werden derzeit die ersten kommerziell betriebenen solarthermischen Kraftwerke in Europa gebaut, die ebenfalls mit Schott-Receivern arbeiten. Die zunächst zwei "AndaSol"-Kraftwerke leisten je 50 MW.

Nach Angaben von Schott sind in Spanien weitere 30 Kraftwerksprojekte in Planung, ebenso in Nordafrika, im Südwesten der USA und anderen Sonnengürtelregionen. Solarthermische Kraftwerke nutzen die Sonnenenergie zur Erzeugung von Wärme, die dann in Strom umgewandelt wird.

Parabolrinnenkraftwerke bestehen aus einem riesigen Feld parabolisch gewölbter Spiegel, die das Sonnenlicht auf Absorberrohre bzw. Receiver bündeln, die sich in der Brennlinie befinden. In den Receivern wird die konzentrierte Sonnenstrahlung in Wärme umgesetzt und an ein hitzebeständiges Spezialöl abgegeben, dass sich auf bis zu 400 Grad Celsius erhitzt.

Dann wird es zum zentralen Kraftwerksblock gepumpt, durchfließt mehrere Wärmetauscher und erzeugt so den Dampf für den Antrieb von Turbinen zur Stromerzeugung. Seit 15 Jahren leisten neun Kraftwerke in der Mojave-Wüste in Kalifornien zusammen 354 MW.

Solarturm zu Jülich

(5. Juli 2006) In Jülich fiel der Startschuss für den Bau eines einzigartigen solarthermischen Versuchskraftwerks. Das Solarturm-Kraftwerk mit 1,5 MW soll 2008 in Betrieb gehen. Betreiber sind die Stadtwerke Jülich. Die Anlage wurde von ihnen zusammen mit dem Solar-Institut Jülich der FH Aachen, der Stadt Jülich, dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und den Kraftanlagen München geplant. Die Kosten von rund 22 Mio Euro werden gemeinsam von den Stadtwerken und den Ländern NRW und Bayern getragen. Überdies beteiligt sich das Bundesumweltministerium mit 3,7 Mio Euro.

Bei der Anlage bündelt ein rund 20 000 m2 großes Spiegelfeld (drei Fussballfelder) Sonnenstrahlen auf einen Empfänger an der Spitze des 50 m hohen Solarturms. Dort wird die Luft auf bis zu 1000 C erhitzt. Die Energie erzeugt Wasserdampf, der eine Turbine antreibt. Der erzeugte Strom fließt anschließend ins öffentliche Netz. Schwankungen bei der Sonneneinstrahlung werden mit einem neuartigen Speicher ausgeglichen. Da die Kraftwerke auf direkte Sonneneinstrahlung angewiesen sind, eignen sie sich in erster Linie für den Einsatz in sonnenreichen Ländern.

Weitere Infos zur solarthermischen Stromerzeugung

Australien: Hochtemperatur-Solarkollektor in Betrieb gegangen

(5. Juni 2004) - In Australien hat der erste Solarkollektor, der in einem konventionellen Kraftwerk eingesetzt werden soll, zum ersten Mal Heißwasser erzeugt. Das Kollektorfeld besitzt eine thermische Nennleistung von 1,2 MW und ist der erste  Compact Linear Fresnel Reflector (CLFR). Er wurde durch die Firma Solar Heat and Power errichtet. Die Einbindung des auf ca. 15 MWth erweiterten Solarfelds in das bestehende Kohle-Kraftwerk ist für Ende 2004 vorgesehen.

Dish-Stirling-Anlage liefert Strom in das spanische Netz

Einweihung der ersten netzeinspeisenden Dish/Stirling-Anlage in Sevilla

(20. April 2004) - Ein Dish-Stirling-System mit zehn Kilowatt Leistung in Sevilla ist die erste solarthermische Anlage, die unter den seit 2002 in Spanien geltenden Einspeisebedingungen Strom in das Netz einspeist. "Für die Dish/Stirling-Technologie stellt dies einen ersten wichtigen Schritt hin zu einer kommerziellen Nutzung dar", heißt es in einer Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), "nachdem sie seit mehr als zehn Jahren vornehmlich von deutschen Partnern wie Schlaich, Bergermann & Partner, SOLO Kleinmotoren und dem DLR konsequent weiterentwickelt wurde." Die Technologie habe nun einen Entwicklungsstand erreicht, der größer angelegte Feldtests rechtfertige.

Einweihung der ersten netzeinspeisenden Dish/Stirling-Anlage in Sevilla Foto: DLR

Die Inbetriebnahme fand im Rahmen der Einweihung der neuen Energie-Stiftung CENTER statt, die das Land Andalusien und namhafte Unternehmen der spanischen Energiewirtschaft ins Leben gerufen haben. An dem Festakt nahmen neben dem andalusischen Minister für Arbeit und Technologische Entwicklung José Antonio Viera auch die Generaldirektoren der Unternehmen teil.

Professor Valeriano Ruiz, Mitinitiator von CENTER und Institutsleiter der Universität Sevilla, schlug den Bau einer ein Megawatt-Demonstrationsanlage in Südspanien vor. Sie solle das derzeitige Kostenniveau von Photovoltaikanlagen erreichen und so eine Markteinführung von Dish/Stirling-Anlagen beschleunigen. Den Betrieb solcher Systeme mit alternativen Kraftstoffen in Kombination mit Sonnenenergie sieht Ruiz als zukünftige Forschungs- und Entwicklungsaufgaben für CENTER.

Die Anlage in Sevilla haben zu je einer Hälfte das Bundesministerium für Umwelt und die andalusische Landesregierung finanziert. Die Mittel aus der erzielten Einspeisevergütung sollen laut DLR vorwiegend für die Anlagenwartung und die wissenschaftliche Betreuung verwendet werden.

Solarthermische Stromerzeugung

(16. Oktober 2003) Bereits heute erreichen solarthermische Kraftwerke Stromerzeugungskosten von 6 bis 15 Cent/kWh und sind damit die kosteneffizientesten Sonnenkraftwerke überhaupt. Schon mittelfristig sind sie zu großen Kohle- und Gaskraftwerken konkurrenzfähig. Über 500 MW an solarthermischer Kraftwerks-kapazität befindet sich derzeit weltweit im konkreten Planungsstadium. Weltweit gibt es bereits heute Produktionskapazitäten für jährlich 200 MW an solarthermischer Kraftwerksleistung.

Parabolrinnen-Kraftwerk

Gut bekannt sind die Parabolrinnen-Kraftwerke der Kramer-Junction in Kalifornien mit einer Leistung von 30 MW. In solarthermischen Kraftwerken wird die Sonnenstrahlung durch Spiegel konzentriert. Im Brennpunkt entstehen sehr hohe Temperaturen, die Wasser verdampfen und damit Turbinen zur Stromerzeugung antreiben können.

Bei einem Ölpreis von 40 $ je Barrel wären die solarthermischen Kraftwerke schon heute wirtschaftlich. Europa und insbesondere Deutschland haben heute in dieser Technologie einen Spitzenplatz.

Man unterscheidet zwischen einachsig- und zweiachsig fokussierenden solarthermischen Kraftwerken. Zweiachsige Systeme sind komplexer und daher noch nicht so weit entwickelt. Dennoch haben sie einen höheren Wirkungsgrad.

Einige zweiachsige solarthermische Kraftwerke sind bereits 1980 gebaut worden mit einer Leistung von 10 MW, so der "Solar One".

Multi-Tower Solar Array (MTSA).

Besonders interessant ist eine deutsch/australische Entwicklung: der Multi-Tower Solar Array (MTSA). Er wurde von Philipp Schramek, einem Deutschen, und seinem australischen Mentor Dr. David Mills entwickelt. Das System besteht aus nahezu flachen Spiegeln, die die Sonnenstrahlen auf einen Turm fokussieren. In der Turmspitze trifft die hochkonzentrierte Solarstrahlung auf ein PV-Modul aus Halbleitern.

Da die Wärme aus dem Modul abgeführt werden muss, erzeugt das System auch nutzbare Wärme, also sozusagen eine Kraft-Wärme-Kopplung. Das System kann in verschiedenen Größen gebaut werden und läßt sich auch innerstädtisch gut und verträglich unterbringen. Im Jahresdurchschnitt erzielt das System einen Wirkungsgrad von 25%. In Deutschland (München) erhält man dabei einen Output von 125 kWh je Quadratmeter und Jahr. Eine PV-Anlage liefert im Vergleich dazu 95 kWh je Quadratmeter und Jahr.Schramek und Mills rechnen damit, dass der Strom aus dem ersten(!)MTSA-Kraftwerk nur halb so viel kosten wird, wie aus einer PV-Anlage.

Kohle und Sonne

Besonders kostengünstig sind solarthermische Kraftwerke in Verbindung mit bereits bestehenden Kohle-Kraftwerken. Alle Einrichtungen zur Stromerzeugung und zum Stromtransport gibt es dort ohnehin bereits. Solarthermische Komponenten können den Kohleeinsatz der Kraftwerke vermindern. Wegen der geringeren Investitions-kosten ist die Wirtschaftlichkeit in dieser Verbindung hervorragend: Ein Kilowatt installierter Kraftwerksleistung kostet 700 bis 1.500 Euro. Selbst wenn nur ein beschränkter Anteil an Brennstoffen je Kraftwerk eingespart werden, ergibt sich über alle Kraftwerke zusammen eine sehr große Einsparung. Nach und nach lassen sich diese Solarfelder mit steigenden fossilen Brennstoffkosten erweitern. Bei weiter steigenden Brennstoffpreisen dient dann der fossile Kraftwerksteil nur noch als Reservekapazität. Diese Einsatzmöglichkeit eröffnet der neue Technik eine gute Chance, sich zu entwickeln und zu beweisen. Diese weltweit kostengünstigste Art der solaren Stromerzeugung ist aber von allen Förderungen ausgeschlossen, weil hier solare mit fossiler Stromerzeugung kombiniert wird.

Sinnvoll und möglich wäre die solarthermische Stromerzeugung im Süden der EU. Der Import von solarthermisch erzeugtem Strom aus den Südländern der EU wäre kostengünstiger Solarstrom. Dies wird jedoch in der EU nicht nach den jeweiligen nationalen Förderprogrammen unterstützt.

Auch für eine Kombination mit Biomassekraftwerken eignen sich solarthermische Kraftwerke. Die Stromerzeugung erfolgt dort rein regenerativ, die doppelt genutzten Generatoren erhöhen die Wirtschaftlichkeit.

Das Solarmundo-Konzept besteht aus einer fokussierenden Rinne. Ein Prototyp wurde in Belgien erfolgreich getestet. Mittelfristig sind Stromerzeugungskosten von 5 Cent/ kWh realistisch. Je Quadratkilometer Kollektorfläche lassen sich 111 MW Spitzenlast erzielen.

• www.solarpaces.org
• energy.sandia.gov