Solarthermie als Energiequelle der Zukunft?
Sonnenlicht lässt sich leicht in Wärme umwandeln. Das weiß jeder, der schon mal einen Sonnenbrand gehabt, mit einem Brennglas gezündelt oder in einer Dachwohnung gelebt hat. Doch wie lässt sich diese Eigenschaft in großem Maßstab nutzen – nicht nur zur Stromerzeugung, sondern auch in energieintensiven industriellen Prozessen? Genau daran wird gerade weltweit gearbeitet.
Eine ganz kurze Geschichte der Solarthermie
Solarthermie ist die älteste Nutzung von Sonnenenergie, die wir kennen. Sie lässt sich schon in früher Zivilisation finden: Nicht umsonst richten wir noch heute unsere Gebäude, wenn möglich, nach der Sonne aus – in unseren nördlicheren Breitengraden so, dass wir das Sonnenlicht und seine Wärme möglichst gut nutzen können. In heißeren Gefilden sucht man hingegen nach Schatten.
Die Idee, Sonnenlicht zu bündeln und so noch größere Hitze zu erzeugen, wurde schon der Antike genutzt, etwas beim Entzünden der olympischen Fackel mithilfe von Brennspiegeln. Und dem griechischen Mathematiker Archimedes wurde nachgesagt, er hätte mithilfe von Spiegeln einen „Todesstrahl“ erzeugt, mit dem er römische Kriegsschiffe in Brand gesteckt habe. Letzteres gehört aber wohl ins Reich der Legenden.
Auch in der Neuzeit blieb die Solarthermie nicht ungenutzt: Bereits im 18. Jahrhundert entwickelte der Schweizer Naturforscher de Saussure gläserne „Hitzekisten“, die Vorläufer der heutigen Flachkollektoren. Der Franzose Antoine Mouchot kombinierte diese Idee mit Parabolspiegeln und baute so eine „solargetriebene Dampfmaschine“, die er bereits auf der Pariser Weltausstellung 1878 vorstellte.
Doch die Nutzung von Sonnenenergie bliebt lange eine eher exotische Technik, vor allem, da fossile Brennstoffe schneller, einfacher und wetterunabhängig nutzbar waren – und auch mehr Einnahmen versprachen.
In der ersten Ölkrise in den 1970er-Jahren besann man sich jedoch zurück und entwickelte brauchbare Konzepte zur Nutzung der Sonnenergie – neben der Fotovoltaik gehört dazu auch die Solarthermie.
Solarthermie heute
Man sieht sie auch in unseren Breitengraden auf den Dächern mancher Häuser, jedoch deutlich seltener als PV: die Sonnenkollektoren, die vor allem der Erzeugung von Warmwasser dienen. Neben Flachkollektoren gibt es auch Vakuumröhrenkollektoren – vereinfacht gesagt handelt es sich dabei um zwei ineinandergesteckte Röhren, zwischen denen ein Vakuum herrscht. Die Sonne kann nur die Trägerflüssigkeit in der inneren Röhre erwärmen, das isolierende Vakuum sorgt dafür, dass die Wärme gespeichert bleibt. Moderne Sonnenkollektoren nutzen zudem Parabolspiegel und andere Reflektoren, um mehr Sonnenlicht einzufangen und es zu bündeln.
Solarthermie in großem Maßstab
Einen anderen Weg gehen sogenannte Solartürme, die die Nutzung von Solarthermie auch in industriellem Maßstab möglich machen: Anstatt eines einzigen, großen Brennspiegels, der technisch und wirtschaftlich nur schwer zu realisieren wäre, nutzt man ein Array von kleineren konkaven Spiegeln um den Solarturm herum – die sogenannten Heliostate –, um das Sonnenlicht auf den Receiver an der Spitze des Turms zu bündeln. Der Receiver wandelt das Sonnenlicht in Wärme um, die sich zu verschiedenen Zwecken, aber vor allem zur Stromerzeugung, nutzen lässt.
Ein wesentlicher Vorteil gegenüber etwa der PV: Kombiniert mit einem geeigneten (und relativ einfach zu konstruierenden) Speicher sind solche Kraftwerke auch grundlastfähig, können also Elektrizität rund um die Uhr liefern. Der Nachteil ist jedoch, dass diese Nutzung der Solarthermie direkte Sonneneinstrahlung benötigt. Das macht einen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz in unseren Breitengraden praktisch unmöglich. Doch es gibt viele Gegenden auf unserem Planeten, die gerade ideal dafür sind – etwa die Wendekreiswüsten des afrikanischen Kontinents oder der Süden der Vereinigten Staaten […]
Dieser Artikel entstand im Auftrag der STROMDAO GmbH. Er wurde für die Wiederveröffentlichung gekürzt.