kopfbild_stj

Meilensteine der solarthermischen Stromerzeugung

Um das nötige Temperaturniveau zur effizienten Umwandlung von thermischer in elektrische Energie mittels eines Wasser-Dampf-Kreisprozesses zu erzielen, muss die einfallende Sonnenstrahlung zunächst konzentriert werden. Die Wurzeln der dazu benötigten optischen Bauteile reichen weit in die Vergangenheit zurück. Schon die Ägypter um 1500 v. Chr. vermochten erste Glasgefäße herzustellen, mit denen offensichtlich experimentelle Beobachtungen bei der Bündelung von Sonnenlicht gemacht wurden. Ein im alten assyrischen Ninive gefundenes Brennglas aus Bergkristall geht auf die Zeit um 640 v. Chr. zurück. Auch die Verbreitung erster Spiegel aus poliertem Kupfer oder Bronze in Ägypten und Mesopotamien ist belegt, und Historiker nehmen an, dass es die Priester dieser alten Kulturen waren, die entdeckten, dass man sie auch zur Konzentration von Sonnenstrahlen nutzen kann.

Sicher nachgewiesen sind derartige Brenngläser und -spiegel dann etwas später im antiken Griechenland und im Römischen Reich. Der Schriftsteller Plutarch beschrieb den Einsatz von Spiegeln, um das heilige Feuer der Herdgöttin Vesta wieder zu entzünden, wenn es einmal erloschen war.

Aus anfänglichen experimentell gewonnenen und über Generationen überlieferten Kenntnissen erwuchs insbesondere unter den griechischen Mathematikern nach und nach ein fundamentales Wissen über Optik.

Euklid und Archimedes verfassten erste Abhandlungen bis hin zu ganzen Lehrbüchern über Brennspiegel, welche sogar gemäß der überlieferten Legende in Seeschlachten gegen die feindliche römische Flotte Segel in Brand gesetzt haben sollen. Und auch das olympische Feuer wird bis heute traditionell mit einem Hohlspiegel entzündet.

Später im 18. und 19. Jhdt. sind vor allem aus Frankreich und der Schweiz Forschungsarbeiten zur weiterführenden technischen Nutzung der Sonnenenergie bekannt. Aus dieser Zeit stammen auch die Erfindungen der Dampfmaschine und des elektrischen Generators als wichtige Grundsteine der beginnenden Industrialisierung.

Mitte des 19. Jhdts. war Frankreich gezwungen, einen großen Anteil des Kohlebedarfs durch teure Importe zu decken, was zu ersten staatlich geförderten solarthermischen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten führte. Insbesondere der französische Mathematiklehrer Augustin Mouchot ist eine bekannte Persönlichkeit dieser Epoche. Er erschuf die ersten konzentrierenden Kollektoren und nahm bereits 1866 die erste funktionsfähige Solardampfmaschine in Betrieb. 1878 konnte die interessierte Fachwelt auf der Pariser Weltausstellung die Weiterentwicklung der Anlage Mouchot's bestaunen, deren schüsselähnlicher Spiegel zweiachsig der Sonne nachgeführt werden und mittels des erzeugten Dampfs eine Dampfmaschine und einen Stromgenerator antreiben und so auch Elektrizität erzeugen konnte. Die französische Regierung ließ daraufhin zwei Solar-Dampfmaschinen, die Mouchot und sein Assistent Abel Pifre gebaut hatten, ein Jahr lang in der Praxis testen.

Wirtschaftliche Aspekte waren auch zu dieser Zeit schon von maßgeblicher Relevanz, und nach der Erfindung des Autos und dem Beginn des – im wahrsten Sinne des Wortes – explosiven Erdöl-Siegeszugs im 20. Jhdt. gerieten diese Solarkonzepte zunächst aufs Abstellgleis.

Trotzdem gab es auch zu Beginn des 20. Jhdts. nennenswerte Projekte in Kalifornien und Ägypten. Zumeist wurden Rinnenanlagen ausgeführt, wie die des amerikanischen Ingenieurs Frank Shuman, der mit fünf je 60 m langen – ebenfalls der Sonne nachgeführten – Solarrinnen eine 60-PS Niederdruckdampfmaschine zur Feldbewässerung antrieb.

Durch die beiden Weltkriege kamen erneut nachhaltige Hemmnisse auf. Und eine gezielte staatliche Förderung gab es auch in den Nachkriegsjahren zunächst nicht. Erst die Ölkrise 1973 brachte international das Umdenken und gebar den viel versprechenden Weg, sich die praktisch unbegrenzten Potenziale der Solarenergie mittel- und langfristig intensiv zur thermischen Stromerzeugung in Verbindung mit den inzwischen weiter entwickelten Wasser-Dampf-Kreisprozessen nutzbar zu machen. Leistungsfähige Turbinen, Generatoren, Pumpen, Kühlsysteme und Regeleinrichtungen waren inzwischen zu konventioneller Technik geworden. Allein die Feuerungsseite durch Kohle, Öl oder Gas galt es durch zuverlässige und leistungsstarke Solarsysteme zu ersetzen. Staatliche Förderungen wurden ins Leben gerufen, deren anhaltendes Ziel es ist, die regenerativen Energieträger wirtschaftlich rentabel zu machen. Anfänglich in den 80ern noch zugunsten der weitaus betuchteren Kernenergieforschung eher nebensächlich betrieben, hat die Erforschung der solarthermischen Stromerzeugung inzwischen doch merklich aufgeholt, was sich in der Fülle beeindruckender Meilensteine in verschiedenen Projekten auf internationaler Ebene deutlich zeigt.

  • 1981 Fertigstellung der 0,5 MWel-Solarturm-Versuchsanlage auf der Plataforma Solar de Almeria, Spanien
  • 1982 Fertigstellung des 10 MWel-Solarturm-Versuchskraftwerks "Solar One" in Barstow, USA
  • 1983 Fertigstellung der 1,0 MWel-CESA.Solarturm-Versuchsanlage auf der Plataforma Solar de Almeria, Spanien
  • 1984 Bau des ersten kommerziellen Parabolrinnen-Kraftwerks "SEGS I" mit 14 MWel in der US-Amerikanischen Mojave-Wüste
  • 1990 Bau des kommerziellen Parabolrinnen-Kraftwerks "SEGS IX" mit 80 MWel in der US-Amerikanischen Mojave-Wüste
  • 1996 Fertigstellung des 10 MWel-Solarturm-Versuchskraftwerks "Solar Two" in Barstow, USA
  • 1998 Fertigstellung der 1,8 MWth-Parabolrinnen-Versuchsanlage zur solaren Direktverdampfung auf der Plataforma Solar de Almeria, Spanien
  • 2004 Novellierung des Deutschen Erneuerbare-Energien-Gesetz, das nun auch für solarthermisch erzeugten Strom eine erhöhte Einspeisevergütung garantiert
  • 2004 Verabschiedung des Königlichen Dekrets 436/2004 zur Festlegung einer erhöhten Einspeisevergütung auch für solarthermisch erzeugten Strom in Spanien
  • 2005 Errichtung eines solar-hybriden Miniturm-Systems (Kombination von Solarturm, Mikrogasturbine und Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung) zur Versorgung eines Krankenhauses in Empoli, Italien
  • 2006 Fertigstellung des kommerziellen 11 MWel-Solarturmkraftwerks "PS10" mit Sattdampfreceiver bei Sevilla, Spanien
  • 2006 Baubeginn des Nachbar-Anschlussprojekts "PS20" mit geplanter doppelt so großer Leistung und Detailverbesserungen in versch. Komponenten, Spanien
  • 2008 Inbetriebnahme des kommerziellen Parabolrinnenkraftwerks "Andasol 1" mit 50 MWel in der spanischen Provinz Granada
  • ... viele, viele weitere Highlights auf europäischer und internationaler Ebene, die den technischen und wirtschaftlichen Fortschritt der CSP dokumentieren. Eine zeitlich angemessene redaktionelle Pflege hinsichtlich der Aktualität ist "so nebenher" nicht mehr möglich.