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1/2 | 2012

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SPECIAL Erneuerbare

SPECIAL Erneuerbare Energien Interview „Speicherung ist der Vorteil solarthermischer Anlagen.“ Im Energiemix der Zukunft spielen solarthermische Anlagen keine wesentliche Rolle. Zumindest noch nicht. Doch dank der immer günstigeren und effizienteren Speichermöglichkeiten der gewonnenen Wärmeenergie könnte sich das schon in einigen Jahren ändern. Selbst enorme Entfernungen zwischen den solarthermischen Anlagen, die etwa in Nordafrika stehen können, und den Abnehmern in Deutschland wären dann kein Hinderungsgrund für eine Einbindung der Sonnenkraftwerke in das deutsche Stromnetz. Über die Hintergründe und Aussichten der Technologie sprach das UmweltMagazin mit Professor Robert Pitz-Paal vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Professor Robert Pitz-Paal, Co-Direktor des Instituts für Solarforschung im Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) UmweltMagazin: Herr Professor Pitz- Paal, in der öffentlichen Betrachtung der erneuerbaren Energiequellen spielen solarthermische Kraftwerke bislang eine untergeordnete Rolle. Warum glauben Sie, dass diese Technologie im Rahmen der Energiewende künftig anRelevanz gewinnen wird? Pitz-Paal: Der große Vorteil, den solarthermische Anlagen etwa gegenüber Photovoltaik-Anlagen bieten, ist die Möglichkeit der Speicherung. Bei PV-Anlage, aber auch bei den anderen erneuerbaren Energiequellen muss der elektrische Strom selbst, etwa in Batterien oder Pumpspeicherwerken, gespeichert werden. Das ist zum einen aufwändig und teuer. Zum anderen ist die Effizienz solcher Speicher begrenzt. Bei Pumpspeicherwerken können nur etwa 75Prozent des eingespeisten Stroms wieder nutzbar gemacht werden. Anders sieht es dagegen bei solarthermischen Anlagen aus. Sie sind deutlich effizienter, und die Flexibilität bei der Speicherung des Stroms ist im Grunde umsonst. UmweltMagazin: Auf welche Technik setzen Sie dazu bei solarthermischen Anlagen? Pitz-Paal: Als effizient haben sich thermische Speicher erwiesen, indenen flüssige Salze die enorme Wärmeenergie aufnehmen, die die Solarkollektoren abgeben. Auf diese Weise kann ein Teil der erzeugten Energie flexibel erhalten werden, ohne Probleme über mehrere Tage, und erst bei Bedarf dem Kraftwerk zugeführt werden. Knapp 95Prozent der eingespeisten Wärmeenergie bleibt erhalten. Flüssigsalze sind die derzeit am weitesten ausgereift. Geforscht wird aber auch an Feststoffspeichern und sogenannten adiabatischen Phasenwechselspeichern, bei denen Energie durch den Phasenwechsel aufgenommen und wieder abgegeben werden kann. UmweltMagazin: Der entscheidende Vorteil solarthermischer Anlagen liegt also in den Speicherkosten? Pitz-Paal: Im Grunde ist das so. Der thermische Speicher ist an sich schon günstig, da es sich zuletzt nur um einen Tank mit einer Salzfüllung handelt. Anders als bei der Speicherung von PV-Strom spart man sich weitgehend die zusätzlichen Investitionen in den Ausbau der Kollektorflächen, umden Leistungsverlust auszugleichen, den Stromspeicher mit sich bringen. UmweltMagazin: Umzuletzt amMarkt konkurrenzfähig zu sein, muss eine neue Technologie für die Abnehmer –sowohl für die Industrie als auch für den Privathaushalt –bezahlbar sein. Wann wird das bei Strom aus solarthermischen Kraftwerken der Fall sein? Pitz-Paal: Wir gehen derzeit davon aus, dass sich die Stromgestehungskosten in den kommenden 10 bis 15Jahren um 50 bis 60 Prozent reduzieren werden. Bei den derzeitigen Fortschritten der Technologie und der Preisentwicklung der fossilen Energieträger kann der Strom aus Solarkraftwerken, verglichen mit dem CO 2 -neutralen Strom aus fossilen Kraftwerken, zwischen 2020 und 2030 wettbewerbsfähig sein. UmweltMagazin: Vor dem Hintergrund des Ausstiegs aus der Kernkraft in Deutschland wird sich die Energieversorgung der Zukunft nur über einen ausgewogenen Mix aus verschiedenen Quellen realisieren lassen. Welche Rolle werden solarthermische Anlagen dabei spielen? 26 UmweltMagazin Januar -Februar2012

SPECIAL Pitz-Paal: Solarkraftwerke können eine sehr wichtige Rolle spielen, weil sie die Fluktuationen der anderen erneuerbaren Energien ausgleichen. Effizient sind die Kraftwerke in sonnenreichen Regionen, zum Beispiel inden nordafrikanischen Länder oder in Kalifornien/USA. Insolchen Gegenden kann der Anteil an solarthermisch erzeugtem Strom über 50 Prozent am Gesamtenergiemix ausmachen. Strom aus Kraftwerken beispielsweise in Nordafrika kann nach Europa importiert werden. Hier inDeutschland machen solarthermische Anlagen vor allem zu Forschungszwecken Sinn. UmweltMagazin: Also wird der Anteil in Deutschland eher gering ausfallen? Pitz-Paal: Nein, das denke ich nicht. Stromimporte in einer Größenordnung von 10 bis 15 Prozent halte ich vor dem Hintergrund der erwähnten Speichervorteile für realistisch. Das wäre etwa der Anteil, der benötigt wird, um Lücken von Windoder PV-Anlagen im Energiemix aufzufüllen, und der auch günstig ist. Maßgeblich sind immer die Kosten für Strom aus solarthermischen Anlagen. Und die sind am geringsten, wenn diese Anlagen dort stehen, wo die besten Bedingungen vorherrschen –das sind insbesondere die Dauer und Intensität der Sonneneinstrahlung sowie das Angebot an verfügbaren Flächen. UmweltMagazin: Welche Infrastruktur müsste geschaffen werden, um Strom aus den arabischen Wüstengegenden nach Mitteleuropa zu importieren? Pitz-Paal: Grundlage ist der Netzausbau auf Basis der Technik der Hochspannungs-Gleichstromübertragung. In Europa müsste zudem ein Einspeisepunkt geschaffen werden, der den Strom aus Nordafrika aus einem mehrere tausend Kilometer langen Kabel in das Netz einspeist. Solch ein Einspeisepunkt könnte in Deutschland etwa dort installiert werden, wo heute noch Kernkraftwerke betrieben werden, die aber nach den Plänen der Bundesregierung bis spätestens 2022 abgeschaltet werden sollen. UmweltMagazin: Warum gerade dort? Pitz-Paal: Weil dort bereits Netzinfrastrukturen bestehen, die in der Lage sind, entsprechend große Strommengen aufzunehmen und in Deutschland zu verteilen. Durch die Verbindung nach Nordafrika wären diese solarthermischen Kraftwerke elektrotechnisch gesprochen fast so eingebunden, als würden sie in Deutschland stehen. UmweltMagazin: Stromerzeugung ist nur ein Ansatz für den Einsatz solarthermischer Anlagen; ein anderer ist die Gewinnung von Treibstoffen. Wie weit ist die Technologie hier bereits? Solarthermische Anlagen im Überblick Pitz-Paal: Mithilfe der Hochtemperaturwärme lassen sich auch chemische Prozesse antreiben und so synthetische Kraftstoffe gewinnen. Das einfachste Beispiel ist die Spaltung von Wasser inseine Bestandteile –Wasserstoff und Sauerstoff. Wasserstoff kann etwa inFahrzeugen mit entsprechendem Antrieb als Kraftstoff eingesetzt werden. Die Technik zur Herstellung von synthetischen Kraftstoffen aus solarthermischen Anlagen ist zwar noch im Forschungsstadium, mittelfristig aber ist sie sehr relevant, denn die Energieversorgung der Zukunft benötigt angesichts der Endlichkeit fossiler Energieträger auch Alternativen bei der Kraftstoffsynthese. Die Lernprozesse, die wir gerade bei der Stromerzeugung aus solarthermischen Anlagen durchlaufen, werden die Entwicklung imKraftstoffbereich beschleunigen. UmweltMagazin: Herr Professor Pitz- Paal, vielen Dank für das Gespräch. In Solarkraftwerken werden die Strahlen der Sonne mit Hilfe von Spiegeln gebündelt und in Wärmeenergie umgewandelt. Aus diesem Grund spricht man hier auch von konzentrierender Solarkraft (Concentrating Solar Power, CSP). Durch die Konzentration der Strahlen werden Temperaturen von 400 bis 1200 °C erreicht. Diese Wärmeenergie lässt sich wie in einem konventionellen Dampfkraftwerk oder mit einem durch Wärme beziehungsweise thermischer Energie angetriebenen Stirling-Motor zur Stromerzeugung nutzen. Je nach Kraftwerksart wird die Sonnenstrahlung mit vier unterschiedlichen Spiegelformen gebündelt: Parabolrinnen, ebene Spiegel, die auf einen Punkt ander Spitze eines Turmes fokussiert sind, paraboloidförmige Spiegel oder lineare Fresnel-Kollektoren. In Deutschland betreibt das DLR seit Juni 2011 das solarthermische Turmkraftwerk in Jülich. In Portugal unterstützt das DLR Siemens Energy bei der Errichtung und dem Betrieb einer solarthermischen Molten-Salt- Testanlage zur Erforschung von geschmolzenem Salz (Molten Salt) als Wärmeträgermedium. Im spanischen Plataforma Solar de Almeria ist das DLR an der Versuchseinrichtung HYDROSOL beteiligt, in der anVerfahren zur Gewinnung von Wasserstoff aus solarthermischen Anlagen geforscht wird. Bilder (7): DLR UmweltMagazin Januar -Februar2012 27

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