Techniken zur solarthermischen Stromerzeugung

In solarthermischen Kraftwerken wird Sonnenlicht durch Spiegelsysteme auf einen Absorber gebündelt und die dort erzeugte Wärme mit Hilfe konventioneller Technik (z. B. Dampfturbinen) zur Stromproduktion genutzt. Je nach Art des fokussierenden Spiegelsystems werden Rinnenkraftwerke, Turmkraftwerke und Dish - Anlagen unterschieden.

• Bei Rinnenkraftwerken wird das Sonnenlicht auf ein selektiv beschichtetes Absorberrohr fokussiert. In diesem Rohr wird ein Wärmeträger (z. B. Thermoöl) auf bis zu 400 °C erhitzt und anschließend zur Dampferzeugung genutzt. Die fokussierenden Spiegelelemente sind entweder parabolisch geformt (Parabolrinnenkraftwerke) oder bestehen aus einzelnen Facetten von Flachspiegeln (Fresnelkraftwerke). Typische Leistungen von Rinnenkraftwerken liegen in einer Größenordnung von 50 bis 80 MW.
  
  
• In Solarturmkraftwerken wird das Sonnenlicht mit Hilfe einer Vielzahl zweiachsig nachgeführter Flachspiegel (Heliostaten) auf einen relativ kleinen, auf einem Turm befindlichen Absorber fokussiert. Durch die hohe Konzentration werden Temperaturen von über 1.000 °C erzielt, so dass hocheffiziente und zweitstufige Stromwandlungsprozesse realisiert werden können. Derzeit existieren verschiedene technologische Ansätze, die auf unterschiedlichen Wärmeträgermedien (Luft, Wasser/Dampf oder Salzschmelzen) und Receivern (Rohrbündelwärmetauscher, atmosphärische oder druckaufgeladene volumetrische Strukturen) aufbauen.
  
  
• Bei Dish - Anlagen wird das Arbeitsgas eines Stirling Motors (z. B. Wasserstoff oder Helium) durch einen der Sonne zweiachsig nachgeführten Hohlspiegel auf bis zu 900 °C erhitzt. Bei hohen elektrischen Wirkungsgraden liegen typische Leistungen von Dish – Anlagen zwischen 10 und 50 kW. Diese Technik eignet sich insbesondere für den dezentralen Einsatz.
  
  

Die in solarthermischen Kraftwerken erzeugte Wärme lässt sich speichern und damit der Kraftwerksbetrieb von der Einstrahlung entkoppeln. Damit wird eine Stromproduktion zu Spitzenlastzeiten und auch nachts ermöglicht. Alternativ kann der Betrieb rund um die Uhr durch Zufeuerung fossiler oder biogener Energieträger gesichert werden.

Einsatzgebiete solarthermischer Kraftwerke liegen im Sonnengürtel der Erde mit Einstrahlungen zwischen 1.700 und 2.800 kWh/Jahr und Quadratmeter. In diesen Regionen bieten solarthermische Kraftwerke die kostengünstigste Option zur Erzeugung von Solarstrom.