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StartseiteForschung aktuellNicht bloß heißer Dampf09.08.2011

Nicht bloß heißer Dampf

Folge 2 der Sendereihe zur Solarthermie: Fresnel-Kollektor-Kraftwerke

Energie.- Das im Bau befindliche 30-Megawatt-Kraftwerk Puerto Errado 2 beim andalusischen Städtchen Calasparra ist ein sogenanntes Fresnel-Kraftwerk. Jene Technologie setzt auf kostengünstige Spiegelstrukturen und solare Direktverdampfung. Im Gegensatz zur Parabolrinnen-Technologie setzt Fresnel zudem auf unzählige flache Spiegelstreifen.

Von Ralf Krauter

Justagearbeiten am Fresnel-Kollektor-Kraftwerk Puerto Errado 2.  (Deutschlandradio - Ralf Krauter)
Justagearbeiten am Fresnel-Kollektor-Kraftwerk Puerto Errado 2. (Deutschlandradio - Ralf Krauter)

140 Kilometer westlich von Alicante entsteht derzeit Puerto Errado 2, das weltweit größte Solarthermiekraftwerk mit innovativer Fresnel-Technologie. Ab kommendem Frühjahr soll es rund 15.000 Haushalte mit Strom versorgen. Der Ingenieur Hartmut Schneider steigt an U-Boot-förmigen Drucktanks, Wärmetauschern und Rohrschlangen vorbei auf eine Plattform. Denn von da hat man den besten Überblick.

"Die Größe der Spiegelfläche, die hier in großer Präzision vor uns liegt, finde ich schon sehr beeindruckend. Das sind rund 300.000 Quadratmeter Spiegelfläche auf rund 600.000 Quadratmeter Land. Wir produzieren hier in diesem Solarfeld Sattdampf mit 270 Grad, den wir dann in einem konventionellen Kraftwerksblock in zwei 15-Megawatt-Turbinen, also in Summe 30 Megawatt elektrische Leistung umwandeln."

Hartmut Schneider arbeitet für Novatec Solar aus Karlsruhe, eine junge Firma, die das Kraftwerk entwickelt hat. Der Unterschied zu Parabolrinnen, dem aktuellen Standard bei Sonnenwärmekraftwerken, fällt sofort ins Auge: Das Solarfeld ist filigraner. Statt aus meterhohen und tonnenschweren Spiegelrinnen mit massiven Fundamenten besteht es aus Hunderten flachen Spiegelstreifen, die den Boden wie eine Art glitzernde Jalousie bedecken. Ihre kilometerlangen Lamellen sind aus vier Meter langen drehbar gelagerten Modulen zusammen gesetzt. Ihr Winkel zur Sonne wird computergesteuert so geregelt, dass sie einfallendes Licht auf armdicke Metallrohre bündeln, die an Stahlstangen befestigt, acht Meter über der Jalousie hängen.

"Sie sehen, dass das Sonnenlicht jetzt direkt auf das Absorberrohr fokussiert ist und dadurch einen sehr hellen Lichtstreifen am Himmel produziert. Es sieht also aus, als wenn man Leuchtstoffröhren da oben angeschaltet hätte."

Die Hitze im Fokus der Spiegellamellen verdampft Wasser, das durch die Absorberrohre fließt. Das Ergebnis: 285 Grad heißer Dampf, der auf die Turbine geleitet wird.

"Der mit Fresnelspiegeln erzeugte Dampf ist derzeit die kostengünstigste Variante, Dampf zu erzeugen. Preislich auf jeden Fall konkurrenzfähig mit Öl und Gas."

Die simple Konstruktion macht's möglich. Die Spiegellamellen werden von Industrierobotern gefertigt und vor Ort drehbar auf einem Metallgerüst befestigt. Zwei kleine Elektromotoren genügen, um 500 Quadratmeter Spiegelfläche so der Sonne nachzuführen, dass ihr Licht stets den Absorber trifft.

"Das ist einer der Vorteile der Fresnel-Technologie: Aufgrund der geringen Windangriffsflächen haben sie eine sehr leichte Bauweise und benötigen auch sehr wenig Kraft für die Nachführung, um diese Spiegel in Position zu halten, selbst bei stärkeren Windgeschwindigkeiten."

Verglichen mit Parabolrinnen verspricht das Einsparungen bei Herstellung, Installation und Betrieb der Anlage. Auch weil Novatec Solar eine pfiffige Methode entwickelt hat, um die 300.000 Quadratmeter Spiegelfläche von Puerto Errado alle paar Tage vom Staub zu befreien.

"Was sie hier sehen, ist ein kleiner selbst fahrender Reinigungsroboter, der entlang der einen Kilometer langen Spiegelboxen herfährt und hinter sich eine Reinigungseinheit nachzieht. Die ist ausgestattet mit einem kleinen Wassertank, der Wasser aufsprüht auf die Spiegeloberfläche und dann ähnlich wie beim Scheibenwischer eines Fahrzeuges, die Reinigung des Spiegels mit so Gummilippen vornimmt."

Nur zwei Liter Wasser pro Quadratmeter Spiegel soll der Putzroboter pro Jahr verbrauchen. Davon können die Betreiber von Parabolrinnenkraftwerken nur träumen. Dafür haben die - noch - einen entscheidenden Vorteil. Sie können 400 Grad heißen Dampf erzeugen, mit dem Turbinen effizienter arbeiten. Doch die Karlsruher ziehen nach. Mit wärmeisolierten Absorberrohren haben sie jetzt eine Art Nachbrenner gebaut, der 450 Grad heißen Dampf erzeugt.

"Die Wirkungsgradsteigerungspotenziale liegen bei circa 20 Prozent. Und entsprechend auch die Wirtschaftlichkeitssteigerung um ungefähr diese 20 Prozent. Also schon ein wesentlicher Fortschritt."

Eine Testinstallation hat Gabriel Morin, Projektmanager für Forschung und Entwicklung, in Puerto Errado eben in Betrieb genommen. 2012 soll die "Supernova" getaufte Fresnel-Kollektortechnik marktreif sein.

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