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Strom aus Sonne - Referat
Strom aus Sonnenlicht ☀
Wo die Sonne viel scheint, werden in den nächsten 20 Jahren viele solarthermische Kraftwerke gebaut, wodurch die Kosten des Sonnenstroms gesenkt werden.
Das amerikanische Marktforschungsinstitut Emerging Energy Research geht davon aus, dass die solarthermische Kraftwerksleistung von heute knapp 500 Megawatt bis 2020 auf rund 15 Gigawatt verdreißigfachen wird. Der Verband der europäischen solarthermischen Industrie Estela rechnet bis 2020 sogar mit 30 Gigawatt allein für Europa und dass sich die Prognose bis 2030 nochmals verdoppeln wird. Dann ließen sich 4% des europäischen Strombedarfs aus Solarwärmekraftwerken decken.
Experten meinen, dass nun auch ein Stromverbund zwischen Nordafrika und Europa möglich ist, wodurch 2050 15% des Strombedarfs durch Solarwärmekraftwerken im afrikanischen Sonnengürtel gestillt werden könnten. Die Kosten dafür wären kaum höher als für Strom aus konventionellen Kraftwerken. Durch den Bau von immer mehr solarthermischen Kraftwerken dürften die Kosten alleine durch eine preisgünstige Massenanfertigung deutlich sinken.
Das Klimaziel der EU lautet 20-20-20: 20% Energieeinsparung, 20% Emissionsreduktion und 20% erneuerbare Energien bis 2020.
Deswegen wird jeder Hügel mit Windkraftanlagen und jedes Hausdach mit Photovoltaikanlagen vollgepflastert. Die 20% erneuerbare Energie werden aber so nie erreicht werden, weil sie nicht dort gesammelt werden, wo sie in großen Mengen anfällt (vor den Atlantik Küsten – Wind, in der Wüste Nordafrikas – Sonne) und weil es nicht genug Leitungen gibt, um den Strom zu den größten Verbrauchern zu transportieren.
Die Vorstellung lautet: Kraftwerke in Nordafrika verwandeln Sonnenenergie in Strom, der nach Mitteleuropa exportiert wird.
Ein km² Wüste liefert pro Jahr 250 Gigawattstunden Energie und spart 200 000 Tonnen CO2-Emission. Nur 0,3% dieser Fläche würden reichen, um die Anrainerstaaten und Europa komplett zu beliefern. Die ganze Welt könnte man mit 1% (Fläche von 500x500km) versorgen.
Zuerst wurde die Idee von Strom aus der Sahara nicht gut aufgenommen, da man Licht in Strom durch Halbleitermaterialien umgewandelt hätte, was ineffizient und teuer ist. Der Strom wäre unter großen Verlusten zu Wasserstoff verflüssigt und in Schiffen nach Europa transportiert worden.
Anstelle dieses Konzepts ist die Solarthermie getreten: Tausende von beweglichen Spiegeln bündeln das Sonnenlicht auf einem Turm, in dem Wasser zu Dampf erhitzt wird und so eine Dampfturbine antreibt.
Das wurde in der amerikanischen Mojave-Wüste erprobt, wo 9 solarthermische Kraftwerke mit 900 000 Spiegeln eine Leistung von jährlich 800 Megawattstunden elektrische Energie, aber kein CO2 erzeugen. Transportiert wird der Strom über Hochspannungs-Gleichstromleitungen.
Der Plan ist, dass jeder das bekommt, was er braucht: Europa sauberen Strom, Nordafrika Energie zur Meerwasserentsalzung und der Nahe Osten wirtschaftliche Alternativen zur Ölförderung. Insgesamt würde das Weltklima durch über 80% weniger Kohlendioxid-Emission geschont werden.
Experten des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) haben ein Szenario durchgerechnet, in dem der Sonnenstrom bis 2050 eine zentrale Rolle spielt. Man geht von einem weltweiten Anstieg des Stromhungers aus und will die Spitzenlast – wie heute – mit einer Reserve von 25% gedeckt haben. Dafür gibt es nur zwei Möglichkeiten: die Verdoppelung der Kapazitäten bei Öl-, Kohle- und Gaskraftwerken und damit der CO2-Emission, oder die Nutzung der Solarthermie.
Gaskraftwerke werden weiter zum Abdecken von Bedarfsspitzen benötigt. Die Grundlast hingegen wird durch Solarkraftwerken und Windanlagen im Atlantik gedeckt. Diese sind, anders als vermutet, zuverlässig: Der Wind vor der Atlantikküste weht so konstant, dass der Strom wie aus einem Kernkraftwerk fließt. Bei im Schnitt 360 Sonnentagen pro Jahr liefert ein Solarkraftwerk in der Sahara verlässlicher Strom als ein Kohlemeiler. Der Sonnenstrom fließt sogar nachts, weil sich die Wärme speichert und sich noch bis zum Morgengrauen zurückgewinnen lässt.
Die Betreiber der Solarkraftwerke in Spanien geben heute schon auf Basis der Wettervorhersage 30Stunden im Voraus bekannt, wie viel Strom sie wann liefern können. Damit sind solarthermische Kraftwerke die einzige regenerative Energiequelle, die sogar Regelenergie ins Netz speisen kann (der besonders teure Strom, der bei Bedarfsspitzen das Netz stabilisiert).
Der Solarstrom würde nicht nur Europa zugute kommen: Die Staaten in Nordafrika und im Mittleren Osten, die bis 2050 ihren Energiebedarf verdreifachen werden, würden erstmals eine flächendeckende verlässliche Stromversorgung erhalten. 68% der Solarenergie aus der Wüste sollen in den Erzeugerländern bleiben, 13% der Meerwasserentsalzung oder Gewinnung von Kälte oder Dampf in der Industrie dienen und nur 19% nach Europa exportiert werden.
Laut einer Studie aber wird die Umwelttechnologie bis 2020 den Maschinenbau und die Automobilindustrie als Leitbranchen ablösen.
Jedoch fehlt aus Furcht, dass Europa in eine Abhängigkeit gerät, der politische Wille, um das durchzusetzen. Anstatt an russischen Gaslieferungen und Ölimporten aus dem Nahen Osten zu hängen, wäre man bei der Solarthermie von Libyen oder Sudan abhängig. Die Organisation TREC meint, die Solarthermie würde die Beziehungen zu diesen Staaten stabilisieren, weil die Abhängigkeit beidseitig wäre, da im Erzeugerland Arbeitsplätze und Wasserversorgung vom Stromexport abhängen. Insgesamt würde sich die Abhängigkeit Europas von Energieimporten von heute 50% auf 32% 2050 verringern.
Zur Sicherheit sieht man vor, nicht wenig große, sondern viele kleinere Solarkraftwerke mit 50-200 Megawatt an 20 Standorten errichtet werden, die über mehrere Stromtrassen ganz Nordafrika abdecken.
Das DLR veranschlagt 400Milliarden Euro Gesamtinvestition (350 für die Kraftwerke, 50 für die Leitungen) bis 2050, die 100 Gigawatt – die Leistung von 100 Großkraftwerken – für den Export nach Europa bereitstellen würde.
Die Internationale Energieagentur in Paris rechnet mit Investitionen von 580 Milliarden € alleine für die Netze.
Das DLR-Szenario ist eine Beschreibung, wie die Zukunft aussehen könnte, aber keine Garantie dafür. Es gibt eher eine Auskunft, was geschehen muss, um das Ziel zu erreichen.
Am Wildkogel im Pinzgau ging im November 2010 das höchstgelegene Solarkraftwerk Österreichs in Betrieb. Aufgrund seiner Lage in 2 100 Metern Seehöhe hat es einen Wirkungsgrad, als ob es unter der Sonne Spaniens stehen würde. Mit einer Leistung von einem Megawatt wird es 1,3 Gigawattstunden Strom erzeugen. Damit werden drei Viertel des Energiebedarfs der Wildkogel-Bergbahnen gedeckt. Die Höhenlage bringt Vorteile: Je kälter, desto besser der Wirkungsgrad, und auch die Strahlung ist intensiver. Die Anlage erzielt daher dort oben um rund 30 Prozent mehr Stromertrag als beispielsweise in der Stadt Salzburg. Dieser Vorteil wurde unter großem Aufwand erreicht: Die insgesamt 5 000 Solarzellen mit einer Gesamtfläche von 8 000 Quadratmetern wurden 2010 in den vier weitgehend schneefreien Sommermonaten auf 100 Gestellen angebracht. Um starken Stürmen wenig Angriffsfläche zu bieten oder Schneelasten zu entfernen, können die Solarzellen computergesteuert gekippt werden. Diese Beweglichkeit hat den positiven Nebeneffekt, dass sie sich nun über das Jahr auch dem Zenitwinkel der Sonne anpassen und so immer das Maximum herausholen können.
In Freistadt wurde mit „Helios“ das derzeit größte regionale Sonnenkraftwerk Österreichs mit ca. 20.000 m2 Photovoltaik-Fläche auf Bürgerbeteiligungs-Basis umgesetzt. Rund 100 Einzel-Photovoltaik-Anlagen mit einer Gesamtleistung von zwei Megawatt sollen die Region in puncto Energieversorgung unabhängiger machen und 1,8 Millionen kg CO2 pro Jahr einsparen. 80 Prozent der Module werden auf öffentlichen Gebäuden wie Schulen, Kindergärten und Feuerwehren installiert, 20 Prozent kommen auf Privathäuser.
Zum Vergleich: Das Wasserkraftwerk Freudenau in Wien hat eine jährliche Leistung von 1052 GWh (das entspricht 2% der gesamten in Österreich erzeugten elektrischen Leistung).
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