Strom aus dem Turm

Ein Meer aus Spiegeln entsteht in der Negev-Wüste in Israel. In der Mitte des Labyrinths aus 55.000 Spiegeln bauen Ingenieure den höchsten Solarturm der Welt. Rund 240 Meter hoch wird das futuristische Gebilde sein. Ende 2017 soll der Aschalim-Turm, benannt nach dem benachbarten Ort, in Betrieb gehen.

Der Aschalim-Turm und seine Armada aus Spiegeln wird Sonnenlicht ernten. Insgesamt umfasst die Anlage eine Million Quadratmeter. Die Spiegel richten sich nach dem Sonnenstand aus und reflektieren das Licht zur Spitze des Turms. Dort entsteht bei knapp 700 Grad Hitze Wasserdampf, der am Fuß des Solarturms eine Turbine antreibt und so Strom erzeugt. Aschalim soll 121 Megawatt Strom erzeugen und damit 120.000 Haushalte versorgen. Dadurch werden jährlich rund 100.000 Tonnen Treibhausgas-Emissionen eingespart.

Doch auch in der Negev-Wüste scheint nicht immer die Sonne. Deshalb haben sich die Ingenieure für die Nachtstunden etwas einfallen lassen. Doch die Hitze des Tages reicht aus um damit zusätzlich Wärmespeicher für die Nacht aufzufüllen. So kann das Kraftwerk morgens schon mit einer hohen Anfangstemperatur seine Arbeit wieder aufnehmen.

Sonnenwärmekraftwerke wie in Aschalim gibt es bereits in Marokko, Spanien, Südafrika und der kalifornischen Mojave-Wüste. Dort steht in Ivanpah der bislang höchste, aktive Solarturm mit 137 Metern Höhe. In Deutschland dagegen sind die Wetterbedingungen zwar nicht gut genug um die Technik ökonomisch einzusetzen, jedoch reicht die vorhandene Solarstrahlung aus um die Technologie in Testanlagen zu erforschen und weiter zu entwickeln. Dennoch

Für Versuchszwecke betreibt das Institut für Solarforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Jülich, rund 60 Kilometer westlich von Köln, eine Pilotanlage. Die Anlage ist ähnlich konstruiert wie sie in Israel in großem Maßstab entsteht. In Jülich stehen auf einer Fläche von rund zehn Hektar mehr als 2.000 bewegliche Spiegel und lenken die einfallenden Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 Meter hohen Solarturms. Auch dort wird die Strahlung aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Die angesaugte Luft erhitzt sich dabei auf knapp 700 Grad Celsius und erzeugt so Wasserdampf. Der Dampf treibt eine Turbine an, die dann über einen Generator Strom produziert. Die Strahlung der Spiegel kann außerdem ganz oder teilweise zu einem Experimentierraum gelenkt werden, der sich auf der Forschungsebene auf halber Höhe des Solarturms befindet.

In Jülich erkunden Prof. Bernhard Hoffschmidt und sein Team vom Institut für Solarforschung wie man die Technik weiter verbessern kann um die Kosten von solarthermisch erzeugtem Strom zu reduzieren. Große Solarturm-Kraftwerke haben einen Wirkungsgrad von knapp 20 Prozent. Das ist ausbaufähig. Die Jülicher Ingenieure arbeiten unter anderem an der Luftdurchführung im Turm, der Optimierung der Wärmespeicherung oder der Sensortechnik für den automatisierten Betrieb.

„Die Technologien sind heute noch teurer als viele konventionelle fossile Erzeugungssysteme, wie etwa Kohle“, erklärt Bernhard Hoffschmidt. Doch in den letzten fünf Jahren sanken die Stromgestehungskosten um 30 Prozent. Studien gehen davon aus, dass große Solarturmsysteme mittelfristig Stromgestehungskosten von zehn Cent pro Kilowattsunde erreichen werden. „Kraftwerke dieser Art werden langfristig eine zentrale Rolle in einem Energiemarkt mit hohen Anteilen von CO2-freier Stromerzeugung haben“, ist Hoffschmidt überzeugt.