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Ein Mosaik glänzender Hohlkugeln wirkt Wunder mit Sonnenlicht

Kraftwerke für konzentrierte Sonnenenergie erfordern komplexe und teure Nachführsysteme, um der Sonne zu folgen und den Wirkungsgrad der Umwandlung von Solarenergie zu maximieren. Viele kleine, kugelförmige „Solarschalen“, die das Sonnenlicht perfekt reflektieren, ohne sich jedoch zu bewegen, könnten Wunder im Hinblick auf Kosten und Effizienz von konzentrierter Sonnenenergie bewirken.

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Konzentrierte Sonnenenergie ist auf Spiegel oder Reflektoren angewiesen, um die Sonnenenergie zu bündeln und auf einen Solarempfänger zu konzentrieren. Bisher verfügen alle über mobile Konzentratoren, welche der Sonne folgen und das konzentrierte Licht auf einen stationären Empfänger reflektieren. Das Solarfeld oder die Konzentratoren sowie deren hochentwickelte Nachführsysteme sind nicht billig. Das EU-finanzierte Projekt MOSAIC nutzte unbewegliche, kugelförmige Konzentratoren (Solarschalen), die dank ihrer einzigartigen Optik keine Nachführung erfordern. MOSAIC implementierte viele von ihnen in einem innovativen modularen Design, um signifikante Kosteneinsparungen mit zahlreichen technischen und praktischen Vorteilen zu erreichen.

Die Form der Zukunft

Es gibt verschiedene Arten von Anlagendesigns für konzentrierte Sonnenenergie, die je nach Form der Reflektoren und der Empfänger sowie der sich daraus ergebenden Fokussierung des Lichts auf eine Linie oder einen Punkt variieren. Ein Parabolrinnen-Kollektor konzentriert die Sonnenenergie auf einen Empfänger oder ein Absorber-Rohr, das die Brennlinie der Rinne durchquert. Ein Solarturm ist heute eine der am schnellsten wachsende Solartechnologien und verwendet Hunderte oder Tausende kleiner Reflektoren, sogenannte Heliostaten, um die Sonnenstrahlen auf einen zentralen, auf einem festen Turm platzierten Empfänger zu bündeln. Lineare Fresnel-Systeme sind eine aufkommende Technologie wie die der Parabolrinnen, verwenden jedoch viele kleine Spiegel anstelle eines großen. Kugelförmige Konzentratoren reflektieren die Sonnenstrahlen zu jeder Tageszeit entlang einer Linie, die durch das Zentrum der Kugel zur Sonne zeigt, ohne sich zu bewegen. Trotz ihres nachgewiesenen Potenzials zur Kostensenkung haben sie nicht viel Aufmerksamkeit erhalten. Projektkoordinator Cristobal Villasante von Tekniker erklärt: „MOSAIC verwendet kleine, kugelförmige Semi-Fresnel-Konzentratoren in einer innovativen modularen Konfiguration. Jedes Modul besteht aus einem festen kugelförmigen Spiegelkonzentrator sowie einem beweglichen Empfänger, der von einem kostengünstigen Kabelverfolgungssystem angetrieben wird. Diese radikale Änderung des Anlagenbetriebs konzentrierter Sonnenenergie ähnelt im Konzept dem riesigen Radioteleskop des Arecibo-Observatoriums, auf dem sich die Arecibo-Botschaft befindet, das leistungsstärkste Funksignal, das jemals auf der Suche nach außerirdischer Intelligenz zielgerichtet in den Weltraum gesendet wurde. Sonnenenergie wird von jedem der Module gesammelt, konzentriert und auf die Wärmeträgerflüssigkeit übertragen. Die Module liefern ihre thermische Ladung an das Speichersystem, das dann einen einzelnen Hochleistungsblock (> 1 GW) liefert, in dem zentral Strom erzeugt wird.“

Alles ist möglich

Die im Vergleich zu typischen Solarturmtechnologien kürzeren Abstände zwischen Solarkonzentrator und Empfänger maximieren die Energieerfassungseffizienz, minimieren die atmosphärische Abschwächung und verringern die erforderliche Präzision von Nachführtechnologien. Hohe Konzentrationsverhältnisse und hohe Arbeitstemperaturen führen zu hoher Kreislaufeffizienz. Weniger bewegliche Teile senken die Kosten für das Solarfeld. All diese Vorteile senken die Kapitalkosten und gewähren gleichzeitig Effizienz und Zuverlässigkeit, wodurch die Gesamtkosten der Stromerzeugung erheblich reduziert werden. Dank der Modularität ist die Gesamtleistung der Anlage theoretisch unbegrenzt und kann von ein paar Kilowatt bis über 1 GW reichen. MOSAIC tritt nun in die Inbetriebnahmephase ein. Laut Fabrizio Perrotta, dem Leiter für Öffentlichkeitsarbeit des Projekts, „richten wir uns an Anlagenbetreiber und industrielle Interessengruppen in mehr als 25 Ländern. Das ursprünglich für die Stromerzeugung vorgesehene MOSAIC kann auch vorteilhaft zur emissionsfreien industriellen Wärmeerzeugung eingesetzt werden. Wir prüfen derzeit weitere Einsatzmöglichkeiten.“ Freuen Sie sich also bald auf glänzende Mosaike aus winzigen kugelförmigen Konzentratoren, die Landschaften schmücken und zu einer saubereren Energie für eine zunehmend umweltfreundliche Welt beitragen!

Schlüsselbegriffe

MOSAIK, Solar, Energie, konzentrierte Sonnenenergie, Kugelkonzentrator, Solarschale, Parabolrinne, Fresnel, konzentrierte Sonnenenergie, Solarturm

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