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StartseiteHintergrundProjekt Desertec12.07.2009

Projekt Desertec

Wie der Solarstrom aus Afrika nach Europa kommen soll

Deutsche Unternehmen möchten in der marokkanischen Wüste ein großes Solarkraftwerk bauen. Um den Solarstrom von Afrika nach Europa zu bringen, müssen zudem noch neue - spezielle - Stromleitungen installiert werden. Doch Umweltschützer und Unternehmen scheinen begeistert von der Idee - und glauben an die Durchführbarkeit des Projekts Desertec.

Von Sönke Gäthke

Standort für das Desertec-Kraftwerk: die Wüste Marokkos. (Rüdiger Maack)
Standort für das Desertec-Kraftwerk: die Wüste Marokkos. (Rüdiger Maack)

"In der deutschen Wirtschaft gibt es Pläne, Europa im großen Stil mit Sonnenstrom aus Afrikas Wüsten zu versorgen. Initiator ist ein großer Finanzkonzern, die Münchner Rück. Um die vielen Milliarden für das Projekt aufzubringen, will das Unternehmen andere, große Konzerne für ein Konsortium gewinnen","

... so der Bericht in der Tagesschau vom 16 Juni dieses Jahres. Dieses Konsortium investitionsbereiter Unternehmen soll morgen in München gegründet werden. Was die Fernsehnachrichten vor knapp vier Wochen verkündeten, elektrisierte das Publikum: Nach Jahren der Planung und der Überzeugungsarbeit von Umweltaktivisten, Forschern und des "Club of Rome" könnte jetzt die Industrie das Heft des Handelns in die Hand nehmen und das Projekt "Strom aus der Wüste" vom Reißbrett in die Realität überführen.

Nach Jahrzehnten - denn die ersten Pläne haben Forscher aus Deutschland bereits in den 70er-Jahren entwickelt, erzählt Hans Müller-Steinhagen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart.

""Ja, vor etwa 30 Jahren hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt bereits vorgeschlagen, wie Strom von Nordafrika nach Europa transportiert werden könnte. Das war damals aber noch mit Wasserstoff als Energieträger, und dieses Konzept ist in den letzten Jahrzehnten weiter entwickelt, verfeinert worden, und dann von Wasserstoff als Energieträger zu Hochspannung-Gleichstromleitungen mutiert, und ist dann in den letzten Jahren vom 'Club of Rome' aufgegriffen worden und auch weiter politisch und industriell verbreitet worden und ist jetzt so zum Desertec-Projekt geworden, wie es in den Zeitungen zum Beispiel stand."

Hinter dem Desertec-Projekt steht die Desertec-Foundation; eine Stiftung, die den gemeinsamen Umbau der Energieversorgung im Norden Afrikas und Arabiens, aber auch in Europa hin zu regenerativen Energieträgern wie Sonne, Wind, Geothermie und Biomasse anregt und unterstützen will.

Die Desertec-Initiative, also das, was die Industrie aus den Vorschlägen der Stiftung übernommen hat, konzentriert sich zunächst auf zwei Projekte: den Aufbau von Solarthermischen Kraftwerken in Nordafrika - und den Aufbau eines Hochleistungsstromnetzes, mit dem der gewonnene Strom über 2000 Kilometer Entfernung nach Europa transportiert werden kann.

"Solarthermie bündelt das Sonnenlicht über Spiegel und erhitzt damit einen Energiewandler in diesem Turm. Diesem wird die Energie entzogen, um damit Wasserdampf für die Stromgewinnung zu erzeugen. Die vorgesehenen Standorte …"

Solarthermische Kraftwerke werden bereits seit 20 Jahren betrieben. Für das Desertec-Projekt kommen zwei Typen infrage: zum einen das in der Tagesschau beschriebene Turmkraftwerk. Dabei steht der Turm in der Mitte eines riesigen Feldes von großen Spiegeln, die das Sonnenlicht auf seine Spitze werfen.

"Die Turmkraftwerke haben ein sehr großes Potenzial, sind aber technologisch noch nicht ganz so weit entwickelt. Das wird sicherlich die nächste oder übernächste Generation werden","

… erläutert Hans Müller-Steinhagen. Solche Turmkraftwerke erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 13 bis 18 Prozent - was unter den Sonnenkraftwerken ein sehr guter Wert ist.

""Aber für die Solarthermischen Kraftwerke in Nordafrika werden sicherlich zuerst die Rinnenkraftwerke verwendet werden, weil dies bereits seit 25 Jahren erprobte Technologie ist."

Das erste Rinnenkraftwerk entstand sogar noch früher, nämlich kurz vor Beginn des Ersten Weltkriegs.

Bei einem solchen Rinnenkraftwerk sammeln Spiegel, die eben wie Rinnen gebogen sind, das Licht und reflektieren es auf eine Röhre, die im Brennpunkt der Spiegel verlegt ist. Durch die Röhre strömt ein Medium, das erhitzt wird. Meist ist das Öl, aber manche Konstrukteure setzen auch auf Salz, und in Kürze wird in Spanien das erste Solarkraftwerk in Betrieb gehen, bei dem das Wasser direkt verdampft wird. Der Dampf treibt dann Turbinen an - und die erzeugen Strom. Die Technik ist zwar erprobt, aber der Wirkungsgrad liegt bei nur neun bis 14 Prozent.

Solarzellen, die Strom direkt aus der Sonne gewinnen, die sogenannte Photovoltaik, die ohne Turbinen auskommt, würden mehr erreichen, bis zu 25 Prozent. Trotzdem hat die Solarthermie für die Länder Afrikas und Arabiens drei Vorteile, so Müller-Steinhagen.

"Mit diesen Solarthermischen Kraftwerken werden diese Länder in zehn bis 15 Jahren in der Lage sein, wirtschaftlich, wettbewerbsfähig und zunehmend günstiger als in fossilen Kraftwerken ihren eigenen Strombedarf zu decken. Der zweite wichtige Punkt ist der, dass man Solarthermische Kraftwerke mit Meerwasserentsalzungsanlagen koppeln kann. Das heißt, diese Länder werden in der Lage sein, ihren eigenen, zunehmenden Wasserbedarf für Trinkwasser und für Bewässerung zu decken, und der dritte und letzte Punkt ist natürlich der, durch den Export von Strom eröffnet sich für diese Länder ein zukünftiges Einkommen, das ihnen helfen wird, ihre Wirtschaft, ihre Lebensqualität auszubauen."

Gerade für den letzten Punkt sind die Solarthermischen Kraftwerke besonders geeignet: Denn Solarthermische Kraftwerke können rund um die Uhr Strom liefern. Solarzellen dagegen nur, wenn die Sonne scheint.

Möglich machen das Wärmespeicher. Ein Teil der Spiegel liefert dabei seine Wärme nicht an die Turbine, sondern an einen Speicher. Der nimmt die Hitze auf und lagert sie für die Nacht - oder für Tage, an denen die Sonne einmal nicht scheinen sollte, was aber bei einer durchschnittlichen Sonnenscheindauer in Nordafrika von 320 bis 360 Tagen im Jahr eher selten ist. Wenn das der Fall ist, erhitzt der Speicher das Wasser, und das Kraftwerk erzeugt weiter Strom.

"… und das im Augenblick bis zu acht Stunden nach Sonnenuntergang - und zukünftig auch bis zu 24 Stunden am Tag."

Der Strom aus der Wüste kann also unterbrechungsfrei rund um die Uhr nach Europa fließen. Und gerade diese lückenlose Versorgung ist es, was die Länder nördlich des Mittelmeeres brauchen. Der Strom soll, und das ist der zweite Teil des Projekts Desertec, durch neuartige Kabel nach Norden gelangen.

Lange Zeit galt es als technisch unmöglich, Strom aus Afrika nach Europa einzuführen. Deshalb wurden Pläne geschmiedet, die Energie der Wüstensonne zunächst in Wasserstoff umzuwandeln. Den hätte man dann per Schiff oder in Pipelines transportieren können. Vor nicht einmal drei Jahrzehnten galt es noch, wie es in der Sendereihe Hochschule und Wissenschaft des Rias im Jahr 1980 erläutert wurde, als zu teuer und zu kompliziert, Strom über solch lange Distanzen zu transportieren:

"Natürlich kann man den elektrischen Strom aus Sonnenenergie auch in herkömmlicher Weise über Hochspannungsleitungen transportieren. Bei den Entfernungen über 2000 Kilometern und mehr, die infrage kommen, würde das aber die Kilowattstunde so teuer machen, dass wir sie nicht mehr bezahlen könnten."

Seitdem jedoch, erzählt Michael Weinhold von der Energiesparte des Unternehmens Siemens hat die Technik der Stromübertragung gewaltige Fortschritte gemacht,…

"...sodass wir jetzt an einem Zeitpunkt sind, in einem Zeitalter sind, wo wir größte Energiemengen über weiteste Entfernungen übertragen. Also wir bauen zum Beispiel die wesentlichen Komponenten für eine Hochspannungs-Gleichstrom Übertragungs-Verbindung in China, dort werden über 2000 Kilometer in zwei Jahren etwa über 6000 Megawatt transportiert. Das ist also mehr als die Lastspitze Dänemarks, die dann über mehr als 2000 Kilometer hocheffizient transportiert wird."

Das Geheimnis des Erfolgs ist der Gleichstrom, der mit sehr hoher Spannung und daher geringen Verlusten Energie über weite Strecken leiten kann.

Es gibt zwei Arten von Strom: Gleichstrom und Wechselstrom. Gleichstrom hat immer die gleiche Spannung und Stärke, Wechselstrom dagegen - wie er in unserem normalen Stromnetz fließt - pulsiert 50 mal in der Sekunde zwischen einer positiven und einer negativen Spitze hin und her. Das führt zu einigen Besonderheiten: So entstehen in Erd- oder Meerkabeln hohe Verluste, erklärt Michael Weinhold.

"Das Problem ist: Wenn Sie durch das Meer gehen, müssen Sie ein Kabel legen. Und ab einer bestimmten Entfernung, das sind so 60 Kilometer ungefähr, 60 bis 80 Kilometer, müssen Sie auf Gleichstrom gehen, weil Sie mit Wechselstrom im Grunde nur noch das - die Kapazität des Kabels laden, des Kabels auf- und abladen. Das heißt, Sie machen nichts anderes, als dass Sie diesen Kondensator, den das Kabel darstellt, nur noch auf- und abladen, Sie schieben keine elektrische Energie mehr drüber."

Bei Gleichstromkabeln ist das jedoch anders: Wird es einmal wie ein Kondensator, ein Stromspeicher, aufgeladen, ändert sich nichts mehr.

"Da machen Sie einmal die Spannung rauf, und dann steht es. Da fließen auch keine Ladeströme mehr. Das heißt also, einmal Spannung drauf, steht, und dann können Sie hergehen und Energie übertragen. Das ist das Charmante an der DC, an der Gleichspannungstechnik."

Dass trotzdem fast das gesamte Stromnetz mit Wechselstrom arbeitet, hat einen historischen Grund: Wechselspannung lässt sich sehr viel leichter verändern als Gleichspannung. Techniker sprechen von Transformieren. Als die ersten Kraftwerke entstanden, konnten die Ingenieure nur Wechselstrom auf mehrere Tausend Volt hochtransformieren. Dadurch war ein verlustarmer Transport des Stroms möglich; eine Stadt wie New York konnte so aus nur einem einzigen Kraftwerk versorgt werden.

Noch heute stehen am Beginn einer Hochspannungs-Gleichstromleitung erst einmal Transformatoren, die Wechselstrom hochtransformieren. Erst danach macht eine Leistungselektronik aus dem Wechsel- den Gleichstrom. Dieser Aufwand lohnt sich aber erst, wenn Distanzen von mehr als 1000 Kilometern zwischen Kraftwerk und Verbrauchern liegen.

Für das Desertec-Projekt rechnet sich die aufwendige Technik also. Denn zum einen müssen die Kabel durch das Mittelmeer hindurchgelegt werden, zum anderen sind Distanzen von mehreren Tausend Kilometern zu bewältigen. Einmal installiert soll dieses neue Netz die Verbraucher in Europa nicht nur mit dem Solarstrom aus Afrika verbinden, sondern auch noch mit zahlreichen anderen Energiequellen. Hans Müller Steinhagen vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt:

"Wir denken durchaus an ein Stromnetz, an Stromautobahnen, die Europa durchziehen, und von denen dann - bleiben wir mal bei dem Bild Autobahn - die Landstraßen abzweigen, die dann letztendlich auch in die Straßen in den Städten gehen. Das heißt, wir werden eine ganze Reihe von Hochspannungs-Gleichstromleitungen haben. Wir denken an zum Beispiel 20 Leitungen, die von Nordafrika nach Europa gehen im Jahr 2050, und in diese Leitungen werden nicht nur Solarthermische Kraftwerke eingespeist, sondern auch alle anderen erneuerbaren Energien, von geeigneten Standorten, zum Beispiel die Windkraftanlagen, die offshore betrieben werden, oder auch große Wasserkraftwerke, aber auch konventionelle Kraftwerke, und dadurch auch lokale Fluktuationen, Schwankungen zum Beispiel durch den Ausfall eines Kraftwerks, ausgleichen können."

Und Siemens-Mitarbeiter Michael Weinhold klingt angesichts solcher Perspektiven regelrecht euphorisch:

"Das ist die Idee des Super-Grids, das heißt, die elektrische Energie wird wesentlich wichtiger werden, als sie in der Vergangenheit eh schon war. Wir sagen, das neue Stromzeitalter, 'The new electricity Age', hat gerade begonnen."

Der Aufbau eines solchen Netzes wird allerdings teuer. Von den 400 Milliarden, die die Münchner Rück für den Aufbau der Solarstromversorgung veranschlagen, dürften mindestens 15 Prozent in Form von Kabeln und Masten verbaut werden. Gut angelegtes Geld, ist Claudia Kemfert vom Deutschen Institut für Wirtschaftsforschung in Berlin überzeugt.

"Ja, es ist auf jeden Fall eine gute Idee, das voranzubringen. Denn wir brauchen ohnehin eine bessere Infrastruktur, auch um den Stromhandel in Europa voranzubringen, auch zwischen den Europäischen Ländern, und eben ein solches komplettes Hochspannungs-Gleichstromnetz wäre sehr vorteilhaft, um erstmal den Wettbewerb voranzubringen, um alle Länder mit Strom zu versorgen. Das ist etwas, was durchaus Sinn macht."

Derzeit sind die Strombrücken zwischen den einzelnen Ländern historisch bedingt eher schwach. Ein echter, europaweiter Handel mit größeren Strommengen ist kaum möglich. Das würde sich durch ein europaweites oder sogar kontinentübergreifendes Hochspannungs-Gleichstromnetz vollkommen ändern. Ob ein solches Netz in diesem Umfang allerdings tatsächlich gebaut wird, ist, so Claudia Kemfert, noch völlig offen.

"Ich zweifle allerdings, dass es in dieser flächendeckenden Form tatsächlich so umgesetzt wird, und zwar aus dem Grund, dass ich glaube, dass man mit der Speichertechnologie schneller weiterkommt, nämlich Energie einzuspeichern. Das nutzt man ja jetzt auch schon bei Solarthermischen Kraftwerken, dass man eben für die Zeit, wo die Sonne nicht scheint, wenn der Wind nicht weht, entsprechende Speicheroptionen hat."

Der Strom von Windkraftwerken aus Europa könnte dann zum Beispiel in den Batterien von Elektroautos gespeichert werden oder in Form von Wasser, das in künstliche Stauseen Norwegens oder der Schweiz gepumpt und über Strom erzeugende Turbinen wieder abgelassen werden kann.

Ein durchgeknüpftes Supernetz wäre dann vielleicht gar nicht mehr notwendig. Trotzdem: Auf die neuen Stromleitungen zwischen Europa, Arabien und Nordafrika wird man nicht verzichten können. Und bezahlen wird für dieses Netz und den Ausbau der Solarkraftwerke wohl auch nicht der Steuerzahler.

"Also ich sehe es eher, dass es die Privatwirtschaft im großen Umfang übernehmen muss. Wir alle zahlen natürlich auch über höhere Strompreise oder über entsprechende Abgaben zur Förderung das mit, das ist richtig. Die öffentliche Hand wird auch noch etwas dazu beisteuern, aber nicht in dem Umfang mehr, weil es sozusagen gar nicht mehr in dem Ausmaß möglich ist, weil man eben im Moment schon aufgrund der Finanzkrise sehr viel ausgegeben hat."

Ein Umstand, der auch der Münchner Rück offenbar nicht entgangen ist - das lässt sich aus den Sätzen des Klimaexperten der Versicherung, Ernst Rauch, herauslesen:

"Wir werden sehen, wie weit Regierungen hier bereit sind, zu unterstützen, wir heben hier dabei nicht auf unmittelbare Subventionen ab, sondern auf ein klares, regulatorisches Rahmenwerk. Das heißt, wir wollen Sicherheiten haben, soweit das irgendwie möglich ist für die Investitionen, die erforderlich sind, Sicherheiten beispielsweise über Einspeisetarife oder Ähnliches."

Den Löwenanteil des Geldes würden die Partner des Konsortiums, das morgen gegründet werden soll, ohnehin nicht in Deutschland oder Europa verdienen. Der größte Teil des Stroms, der in den sogenannten MENA-Ländern, den Ländern Nordafrikas und des Mittleren Ostens produziert werden soll, soll gleich an die Verbraucher verkauft werden. Hans Müller-Steinhagen:

"Wir gehen ja davon aus, dass wir mit den solarthermischen Kraftwerken 2050 vielleicht gerade einmal 15 Prozent des europäischen Strombedarfs decken. Die MENA-Länder werden wahrscheinlich einen deutlich höheren Anteil ihres Strombedarfs an solarthermischen Kraftwerken decken. Das heißt, es werden dort vielleicht doppelt so viele oder dreimal so viele Solarthermische Kraftwerke gebaut werden wie die, die wir jetzt allein für den europäischen Strombedarf benötigen."

Träume, die Sonnenenergie zu nutzen, um den Energiehunger der Menschheit zu stillen, gibt es viele. Die notwendige Technik ist erprobt und einsatzbereit, auf die politische Unterstützung käme es jetzt an. Und dann, so Claudia Kemfert, könnte dieser Traum tatsächlich Realität werden.

"Ich will sagen, es ist nicht unrealistisch. Denn wenn jetzt schon auch Unternehmen da sind, die sich dafür interessieren, jetzt sozusagen die ersten Schritte einzuleiten, was ein kleiner Baustein des Projektes ist, nämlich die Solarenergie zu nutzen, dann denke ich schon, dass diese Konzerne so rechnen, dass es auch wirtschaftlich werden kann. Insofern ist es nicht völlig unrealistisch."

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