Mit Spiegeln das Sonnenlicht bündeln

Wie wird die Energie der Sonne genutzt? Darum geht es in diesem und den beiden folgenden Teilen unserer Energie-Serie.

Täglich strahlt die Sonne gut 16- mal so viel Energie auf die Erde wie die Menschheit im ganzen Jahr verbraucht. Hinzu kommt, dass die Sonne die einzige Energiequelle ist, die sich dauerhaft nutzen lässt: Anders als Erdöl, Gas oder Uran ist sie keine endliche Ressource des Planeten Erde.

Je nach Breitengrad und Klimazone ergeben sich große Unterschiede bei der Ausbeute der Sonnenenergie. Nimmt man Mitteleuropa als Ausgangspunkt, erhält man in Südeuropa bereits das Doppelte, am Äquator etwa das Zehnfache und mehr!

Es gibt zwei Wege, die Kraft der Sonne in für uns nützliche Energie zu verwandeln: Photovoltaik und die sogenannte Solarthermie – um diese beiden Themen geht es in den nächsten zwei Folgen ausführlicher. Kurz gesagt wird bei der Photovoltaik Licht auf direktem Weg in elektrischen Strom umgewandelt. Bei der Solarthermie wird mit Sonnenwärme in einem gewöhnlichen Generator elektrischer Strom erzeugt.

Exotische Solar-Kraftwerke

Die beiden wichtigsten Solar-Kraftwerkstypen werden in den nächsten beiden Ausgaben vorgestellt. Es gibt aber auch einige weniger gebräuchliche Arten, Strom aus Sonnenenergie zu erzeugen: Im sonnigen Spanien, gut 100 Kilometer südlich von Madrid, ist seit 1982 das erste Aufwindkraftwerk der Welt in Betrieb.

Bei diesem Anlagentyp wird unter einem kreisrunden Glasdach Luft stark aufgeheizt. In der Mitte des Glasdachs befindet sich ein mehrere Hundert Meter hoher Kamin, durch den die erhitzte Luft nach oben steigt und dabei eine Turbine antreibt. Diese dreht einen direkt angekoppelten Generator, der elektrische Energie produziert.

Aufwindkraftwerke können noch nach Sonnenuntergang Strom liefern. Das Erdreich unter dem Glasdach erwärmt sich tagsüber so stark, dass es die Wärmenergie abends abgeben kann.

Dann gibt es noch Solarturmkraftwerke, die aus einem Park von ringförmig um den Turm angeordneten Spiegeln bestehen, die das Sonnenlicht auf einen Brennpunkt oben im Turm bündeln. Dort befinden sich Rohrleitungen, die mit einem flüssigen oder gasförmigen Wärmemedium gefüllt sind, das durch das gebündelte Sonnenlicht auf bis zu 1200 Grad erhitzt wird. Ein Wärmetauscher wandelt Wasser in energiereichen Dampf für eine Turbine um. Mit einem angekoppelten Generator wird elektrischer Strom erzeugt.

Erste solarthermische Turmkraftwerke entstanden in den 1980er Jahren in Kalifornien und Nevada. Größter Nachteil ist die exakte Steuerung der Spiegel, um die Sonnenstrahlen auf den weit entfernten Brennpunkt zu leiten.