Solarthermische Hochtemperatursysteme - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 540

Abb. 7.44 a Photographie des 50 kW Aufwindkraftwerkprototyps in Manzanares, Spanien (Wein-
rebe 2004 ), b Computeranimation des 200 MW Aufwindkraftwerk, das im australischen Mildura
geplant ist. (Kammas 2011 )

Ein Solarteich ist ein flacher Salzsee, in dem Flüssigkeitslagen unterschiedlichen Salz-
gehaltes stabil übereinandergeschichtet sind. Der Salzgehalt des Fluids in der Bodenlage
und damit seine spezifische Dichte ist deutlich größer als der der Oberflächenflüssigkeits-
schicht. Dringt die Solarstrahlung in den Solarpond ein, so erfolgt eine dichteabhängige
Absorption der Solarstrahlung in den einzelnen Fluidschichten, die zu einer Erwärmung
insbesondere der tieferen Schichten innerhalb des Salzteichs führt. Dort können Tempe-
raturen von über 80 °C erreicht werden. Die Dichteschichtung durch den Salzgehalt wirkt
der Dichteverringerung durch die Erwärmung entgegen, so dass eine dichtegradienten-
getriebene Konvektionsströmung nicht einsetzen kann. Damit bleibt die Wärmeenergie in
der bodennahen Schicht des Teichs gespeichert und kann entweder mittels einer Pumpe
oder einem direkt in den Boden des Solarteichs integrierten Wärmeübertragers über einen
Turbinen-Generatorblock in Strom umgewandelt werden.
Bei hinreichender Größe ist ein 24 Stunden Betrieb im Prinzip möglich. Da die zur
Verfügung stehenden Temperaturdifferenzen nur zwischen 30 K und 60 K erreichen, ist
der thermodynamische Wirkungsgrad derartiger Anlagen vergleichsweise bescheiden.
Darüber hinaus bedingen kleine zur Verfügung stehende Temperaturdifferenzen alter-
native Kreisprozesse zur Stromerzeugung, die Arbeitsmedien verwenden, die bereits bei
niedrigen Temperaturen verdampfen. Als technisch Optionen bieten sich hier der Organic
Rankine Kreislauf (ORC) und der KALINA Prozess an (vergl. Abschn. 7.8.6).

7.7.2 Mathematische Beschreibung des Solarteichs und der

Randbedingungen

Ein Solarpond besteht hauptsächlich aus drei deutlich unterschiedlichen Zonen, einer so-
genannten oberen konvektiven Zone (upper convective zone = UCZ), einer Wärmeleitzo-
ne (non convective zone = NCZ) und einer unteren konvektiven Zone (lower convective