Parabolrinnenkraftwerk erzeugt Solarstrom

Ein Parabolrinnenkraftwerk nutzt die Strahlung der Sonne indirekt, um elektrische Energie zu erzeugen. Anders als Photovoltaikanlagen konzentriert es die energiereichen Sonnenstrahlen auf eine Rinne, in der ein flüssiges Medium zirkuliert. Dieses verdampft, treibt über eine Turbine einen Generator an und Strom entsteht. Infrage kommen Parabolrinnenkraftwerke in Gebieten, in denen die Sonne ganzjährig viel scheint. 

Funktion und Aufbau eines Parabolrinnenkraftwerks

Wie ihr Name bereits vermuten lässt, bestehen Parabolrinnenkraftwerke im Kern aus gebogenen Spiegeln. Die sogenannten Parabolspiegel fangen die Strahlung der Sonne auf und konzentrieren sie auf einer Linie. Die energiereiche Strahlung trifft dabei auf ein Rohr, in dem ein flüssiges Medium zirkuliert. Zum Einsatz kommen dabei Wasser oder Thermoöle. Während das Wasser direkt verdampft, geben die Öle ihre Energie über einen Wärmeübertrager an einen zweiten, wasserführenden Kreislauf ab. Auch in diesem verdampft das Wasser. Der Dampf strömt dann über eine Turbine. Diese wandelt die thermische Energie in Bewegungsenergie um und treibt einen Generator an. Genau wie der Dynamo am Fahrrad erzeugt dieser anschließend elektrische Energie. Wird der Wasserdampf für technische Prozesse oder ein Fernwärmenetz benötigt, lässt er sich auch aus dem Kreislauf auskoppeln.

Bewegliche Spiegel folgen dem Lauf der Sonne  

Da sich der Stand der Sonne im Laufe eines Tages ändert, fällt auch die Leistung vom Parabolrinnenkraftwerk unterschiedlich aus. Anders ist das mit beweglichen Spiegeln. Diese drehen sich um das Rohr in der Brennlinie und sorgen so kontinuierlich für optimale Einstrahlwerte. Auf diese Weise steigt die Effizienz und die Anlagen erzeugen mehr Strom oder Dampf. Eine Alternative zu den gebogenen Spiegeln sind die sogenannten Fresnelkollektoren. Diese bestehen aus schmalen, reflektierenden Streifen, die auf einer Ebene angeordnet sind. Auch diese fahren dem Lauf der Sonne nach und konzentrieren die auftreffende Strahlung auf einer gemeinsamen Brennlinie. Die Kosten der Technik sind geringer.

Parabolrinnenkraftwerk unter blauem Himmel
© Tom / Fotolia

Energiespeicher sorgen kontinuierlich für Leistung

Trotz drehbarer Spiegel schwankt die Energieausbeute der Parabolrinnenkraftwerke ständig. Denn während die Sonne nachts keine Energie liefert, ist die Einstrahlung auch an bewölkten Tagen stark eingeschränkt. Abhilfe schaffen dabei spezielle Speicher. Diese basieren unter anderem auf Salzen, die am Tage erhitzt und verflüssigt werden. Sinkt die Leistung, ermöglichen die Speicher eine konstante Energieabgabe.

Niedriger Wirkungsgrad vom Parabolrinnenkraftwerk  

Mit einem Wirkungsgrad von etwa 15 Prozent wandeln die Sonnenkraftwerke nur einen kleinen Teil der solaren Strahlung in elektrische Energie um. Sie erreichen damit ähnliche Werte wie die Photovoltaik, die je nach Art der Solarzellen etwa zehn bis 20 Prozent der Sonnenenergie in Strom umwandeln kann. Aktuell arbeiten Wissenschaftler an Lösungen, bei denen elektrische Energie bereits in den Medienröhren gewonnen werden soll. Diese könnten den Wirkungsgrad deutlich steigern und die Technik deutlich attraktiver machen. Denn je mehr Sonnenenergie die Parabolrinnenkraftwerke in Strom umwandeln, desto weniger Fläche verbrauchen sie.

Kleine Alternative: Solarsysteme mit Stirlingmotor

Während Parabolrinnenkraftwerke meist in großen Dimensionen zum Einsatz kommen, bieten Solar-Systeme mit Stirlingmotor eine interessante Alternative. Denn die bestehen in der Regel aus nur einem Parabolspiegel, der Wärme zu einem Stirlingmotor leitet. Dieser wandelt die thermische Energie zunächst in Bewegungsenergie um, bevor ein Generator Strom erzeugt. Die Anlagen erreichen Leistungsbereiche von etwa 25 kW und eignen sich vor allem zur dezentralen Stromerzeugung.

Übrigens: Auch mit einem Aufwindkraftwerk lässt sich solare Wärme im großen Stil in elektrische Energie umwandeln. Dabei strömt warme Luft durch einen hohen Kamin, indem sie einen Generator antreibt. 

Vor- und Nachteile der Parabolrinnenkraftwerke  

Die Solarkraftwerke setzen auf die unerschöpfliche Energie der Sonne und gelten somit als besonders nachhaltig. Sie verursachen außerdem keine Brennstoffkosten und schonen die Umwelt im Vergleich zu konventionellen Anlagen zur Stromerzeugung. Nachteilig ist jedoch die Abhängigkeit von der schwankenden Energiequelle Sonne. Darüber hinaus erreichen die Parabolrinnenkraftwerke bislang nur geringe Wirkungsgrade. Für einen weiteren Nachteil sorgt außerdem auch die aufwendige Reinigung. So sind die Spiegel regelmäßig zu reinigen, um unnötige Leistungsverluste zu vermeiden.

Zusammengefasst: 

  • Umweltfreundlicher Betrieb mit Sonnenenergie
  • Keine Brennstoffkosten und somit sehr günstig
  • Wirtschaftlichkeit abhängig von der Sonnenstrahlung (Zeit, Winkel, Intensität)
  • Geringer Wirkungsgrad und schwierig zu reinigen

Einsatzbereiche der Technik zur Stromerzeugung

Parabolrinnenkraftwerke kommen heute überwiegend in Gebieten mit ganzjährig hohen Einstrahlwerten zum Einsatz. Hier sind die einzelnen Spiegel zu großen Anlagen verbunden, die eine Leistung von mehreren hundert Megawatt liefern. Bekannt sind diese Kraftwerke vor allem in Spanien, Amerika oder Afrika. Ein System aus neun Kraftwerken in Kalifornien erreicht heute eine Leistung von über 350 Megawatt. Die Anlagen zusammen erzeugen jährlich über 650 Gigawattstunden Strom und könnten damit etwa 0,12 Prozent des jährlichen Stromverbrauchs in Deutschland decken. Insgesamt könnte das Kraftwerk damit rund 180.500 Drei-Personen-Haushalte mit Solarstrom versorgen. Wie die Nutzung im privaten Bereich aussehen könnte, lesen Sie im Beitrag "Möglichkeiten zum Heizen mit Solarstrom".  

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz
Fazit von Alexander Rosenkranz
Ein Parabolrinnenkraftwerk wandelt die unerschöpfliche Strahlungsenergie der Sonne umweltfreundlich in Strom. Es besteht dazu aus gebogenen Spiegeln, die das Sonnenlicht auf einer Linie konzentrieren. Die Wärme verdampft ein Medium direkt oder in einem zweiten Kreislauf. Der Dampf treibt dann über eine Turbine einen stromerzeugenden Generator an. Die Anlagen kommen in sonnenreichen Gebieten zum Einsatz und haben einen Leistungsbereich von 50 bis über 300 Megawatt.
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