Aufwindkraftwerk

In einem Thermikkraftwerk wird Luft von der Sonne erwärmt und steigt durch einen Kamin nach oben. Eine oder mehrere Turbinen erzeugen aus dieser künstlichen Luftströmung elektrischen Strom.

Das erste Thermikkraftwerk wurde 1931 von dem Autor Hanns Günther in seinem Buch "In Hundert Jahren" beschrieben. Ein halbes Jahrhundert später entwickelte Prof. Dr. Ing. Jörg Schlaich sein Aufwindkraftwerk und baute 1982 mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums in Manzaranes (Spanien) eine erste Versuchsanlage. Das Kraftwerk arbeitete über mehrere Jahre hinweg einwandfrei und hat damit die (bis dahin oft angezweifelte) technische Realisierbarkeit einer solchen Anlage bewiesen.

See: Solar Tower® for detailed recent information.

Funktionsprinzip

Datei:Aufwind-Solarkraftwerk.png

Schema eines Aufwind-Solarkraftwerks

Die Funktionsweise ist sehr einfach. Die Sonne scheint durch ein großes Glasdach (Kollektor) und heizt die Luft am Boden wie in einem Treibhaus auf. Die warme Luft steigt nach oben und strömt unter dem Glasdach zu einem Kamin in der Mitte der Anlage. Es entsteht ein Aufwind, der mit Hilfe von Turbinen in Strom umgewandelt wird. Wasserschläuche auf dem Boden der Anlage nehmen tagsüber Energie auf und geben diese nachts wieder ab, so wird rund um die Uhr Strom produziert.

Abgesehen von der Intensität der Sonnenstrahlung hängt die Leistung eines solchen Kraftwerks von zwei Faktoren ab, von der Kollektorfläche und der Kaminhöhe. Je größer die überdachte Fläche ist, desto mehr Luft wird erwärmt und desto schneller steigt die Luft im Kamin auf (bei gleichbleibendem Kamindurchmesser), und je höher der Kamin ist, desto größer ist der Druckunterschied zum Boden und desto schneller steigt die Luft im Kamin auf. Daher führen sowohl eine Vergrößerung der Kollektorfläche als auch der Kaminhöhe zu einer größeren Leistung der Anlage. Die Versuchsanlage in Manzaranes hatte einen Kollektordurchmesser von 244 m und eine Kaminhöhe von 195 m, damit erreichte sie eine Leistung von 50 kW. Ein Aufwindkraftwerk mit einer Leistung von 200 MW benötigt einen Kollektor von 8 km Durchmesser und einen 1000 m hohen Kamin.

Vor- und Nachteile eines Thermikkraftwerk

Vorteile:

Es wird eine regenerative Energiequelle (Sonnenstrahlung) verwendet
Die Unterhaltskosten sind nach dem Bau (der hohe Investitionskosten verlangt) sehr gering
Es wird kein Kühlwasser benötigt (Atom- und Kohlekraftwerke brauchen sehr viel Kühlwasser und müssen deswegen immer an einem Fluss gelegen sein)
Es besteht die Möglichkeit auch nachts Energie zu erzeugen. Dazu werden wassergefüllte Behälter oder ähnliche thermische Speicherelemente tagsüber aufgeheizt. In der Nacht geben diese ihre Wärmeenergie wieder ab und können wegen der gleichzeitig abkühlenden Umgebungsluft weiter Energie für den Aufwindgenerator liefern.

Nachteile:

Der Bau eines Thermikkraftwerks ist sehr teuer, da die Konstruktion schwierig ist
Eine wirtschaftliche Nutzung ist nur in Gebieten mit starker Sonneneinstrahlung möglich
Es gibt bislang keine Studien zur großtechnischen Anwendung von Thermikkraftwerken, z.B. könnte der Bau von einigen hundert solcher Anlagen die Luftschichtungen verändern, mit potentiellen Folgen für das Klima

Umsetzungen

Das erste kommerzielle Kraftwerk soll in Australien, nahe Mildura errichtet werden. Die Bauarbeiten werden 2005 beginnen, die Inbetriebnahme soll 2008 erfolgen. Der Kamin wird 1000 m hoch und von einem 38 km² großem Kollektor umgeben sein. Die Maximalleistung beträgt 200 MW.

Weitere Anlagen sind in China und den USA geplant.

Literatur

Jörg Schlaich: Das Aufwindkraftwerk. Deutsche Verlags-Anstalt Stuttgart, 1994
The OpenSource Energy™ Project

Weblinks