Das Solarkraftwerk erzeugt Sonnenstrom

Solarkraftwerke nutzen Potenziale der Solarenergie

Die Sonne ist ein großes Kraftwerk, das unsere Erde kostenfrei und kontinuierlich mit wertvoller Energie versorgt. Ein Vergleich von Einstrahlung und Bedarf zeigt die Potenziale dieser Energiequelle: So kommt weltweit 2.850-mal mehr Solarenergie auf der Erde an, als die gesamte Menschheit benötigt. Allein die Sonneneinstrahlung in Deutschland übersteigt unseren Energiebedarf um das 80-fache. Nutzen lässt sich das kostenfreie Energieangebot mit der Solarthermie, die Wärme für Heizung und Warmwasser gewinnt. Weitere Möglichkeiten bieten  Photovoltaik- und Solarkraftwerke, die Solarenergie in Strom umwandeln.

Arten der Solarkraftwerke und ihre Funktionsweise  

Geht es darum, die Kraft der Sonne in elektrische Energie umzuwandeln, sind heute ganz verschiedene Technologien im Einsatz. So gibt es unter anderem:

• großflächige Photovoltaikanlagen
  
• Solarkraftwerke mit Parabolrinnen
  
• leistungsstarke Solarturmkraftwerke
  
• Paraboloidkraftwerke mit Motoren
  

Großflächige Photovoltaikanlagen auf Dächern und Freiflächen  

Photovoltaikanlagen sind die bekannteste Art der Solarkraftwerke. Sie bestehen aus zahlreichen Solarmodulen, die das Licht der Sonne mithilfe des photoelektrischen Effektes in Strom umwandeln. Zum Einsatz kommen die Systeme auf einzelnen Hausdächern, an Hausfassaden oder auf großen Freiflächen. Der Wirkungsgrad hängt von der Art der Solarzellen ab und liegt zwischen zehn und 22 Prozent. Bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Strom gehen also rund 80 bis 90 Prozent der eintreffenden Energie verloren.

Solarkraftwerke mit Parabolspiegeln gewinnen viel Solarstrom  

Das  Parabolrinnenkraftwerk  wandelt die Energie der Sonne ebenfalls in Strom um. Dazu besteht es aus zahlreichen, halbrund gebogenen Spiegeln. Diese konzentrieren das Sonnenlicht auf ein Rohr, indem sich Thermoöl befindet. Das Öl erhitzt sich und gibt die aufgenommene Energie an einen wasserführenden Kreislauf weiter. Während das passiert, verdampft das Wasser. Der heiße Dampf strömt über eine Turbine, die dabei Strom erzeugt. Eine Alternative zu Parabolrinnenkraftwerken sind die sogenannten Fresnel-Kollektoranlagen. Diese funktionieren ähnlich, konzentrieren das Licht der Sonne anstelle größerer Parabolspiegel aber mit zahlreichen kleinen Spiegeln auf ein Rohr. Der Wirkungsgrad der Solarkraftwerke mit Parabol- oder Fresnelspiegeln liegt bei etwa 30 Prozent. Die Anlagen arbeiten also günstiger als konventionelle Photovoltaikanlagen.

Solarturmkraftwerke konzentrieren Sonnenlicht auf einem Punkt  

Ein  Solarturmkraftwerk  besteht aus zahlreichen Spiegeln, die das Licht der Sonne auf einem gemeinsamen Brennpunkt konzentrieren. Damit das ohne gegenseitige Verschattung funktioniert, befindet sich der sogenannte Receiver an der Spitze eines hohen Turmes. An den Absorbern der Solarkraftwerke entstehen dabei nicht selten Temperaturen von über 1.000 Grad Celsius. Spezielle Speicher nehmen die thermische Energie auf und geben sie Tag und Nacht an einen zweiten Kreislauf ab. Dabei verdampft Wasser. Es strömt durch Generatoren, die wiederum Strom erzeugen. Durch die hohen Temperaturen am Absorber erreichen auch diese Kraftwerke hohe Wirkungsgrade von etwa 30 Prozent.

Paraboloid-Solarkraftwerke arbeiten mit einem Stirling-Motor  

Paraboloidkraftwerke (auch Dish-Stirling-Kraftwerke) ähneln größeren Satellitenschüsseln, die das Licht der Sonne auf einen gemeinsamen Brennpunkt konzentrieren. An diesem befindet sich ein  Stirlingmotor, der thermische Energie in Bewegungsenergie umwandelt. Der Motor ist mit einem Generator verbunden, der elektrische Energie erzeugt und somit die Produktion von Strom aus Wärme ermöglicht. Im Gegensatz zu anderen Solarkraftwerken generieren die Paraboloidanlagen eine elektrische Leistung von fünf bis zehn Kilowatt. Die Systeme erreichen Wirkungsgrade von etwa 30 Prozent und eignen sich für den Einsatz in eher abgelegenen Ortschaften.

Die größten Solaranlagen weltweit und in Deutschland 

Mit einer Leistung von 648 Megawatt führt die Freiflächenphotovoltaikanlage im indischen Bundesstaat Tamil Nadu die Liste der Superlative an. Die Anlage besteht aus 2,5 Millionen Photovoltaikmodulen und erstreckt sich über eine Fläche von etwa zehn Quadratkilometern. Auf Platz zwei folgt ein Solarkraftwerk in Kalifornien. Die Anlage in der Nähe von Rosamond erreicht eine Spitzenleistung von 579 Megawatt und soll Strom für über 250.000 Haushalte liefern. An dritter Stelle steht das Parabolrinnenkraftwerk Ouarzazate in Marokko. Es erreicht eine Leistung von 160 Megawatt und wird in naher Zukunft von weiteren Kraftwerken ergänzt. Insgesamt soll die Anlage dann eine Leistung von 2.000 Megawatt erreichen. Die drei größten Solarparks in Deutschland befinden sich allesamt in Brandenburg. Sie erreichen einzeln eine Leistung von 128 bis 166 Megawatt und versorgen zusammen über 150.000 Haushalte mit elektrischer Energie.