Environmental Engineering Reference
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Ein solarthermisches Parabolrinnenkraftwerk mit einer gesamten Aperturfläche von
500 000 m² erreicht bei einem Wirkungsgrad η von 15 % = 0,15 an einem spanischen
Standort und einer
DNI
von 2200 kWh/(m² a) einen Jahresertrag von
kWh
kWh
2
E
=
0
15
⋅
500
000
m
⋅
2200
=
165
Millionen
.
2
a
m
a
Damit lässt sich der Strombedarf von rund 50 000 spanischen Haushalten decken.
Interessant ist bei der Planung auch der Landbedarf. Damit sich die Spiegel nicht gegen-
seitig verschatten und das Licht wegnehmen, kann man nur auf rund einem Drittel einer
Landfläche auch Spiegel installieren. Das Grundstück eines konzentrierenden Solarkraft-
werks muss daher mindestens dreimal so groß wie die Spiegelfläche sein.
Die Spiegelfläche ist optimal auf den Rest des Kraftwerks abzustimmen. Ist sie zu klein,
läuft die Anlage ständig im Teillastbetrieb. Dadurch sinken der Wirkungsgrad und damit
auch der Ertrag. Ist die Spiegelfläche zu groß, fällt mehr Solarstrahlung an als letztendlich
in Strom umgewandelt werden kann. Dann muss ein Teil der Spiegel aus der Sonne ge-
dreht werden.
Je nach Technologie unterscheiden sich die Wirkungsgrade. Dish-Stirling-Kraftwerke und
Solarturmkraftwerke mit Druck-Receivern können Wirkungsgrade von 20 Prozent oder
mehr erreichen. Solarturm- oder Rinnenkraftwerke mit Dampfturbine kommen derzeit auf
etwa 15 Prozent. Mit zunehmenden DNI-Strahlungswerten steigt auch der Wirkungsgrad
an, da dann das Kraftwerk weniger im Teillastbetrieb läuft. Für Deutschland wären bei so-
larthermischen Kraftwerken daher nur Wirkungsgrade in der Größenordnung von 10 Pro-
zent zu erwarten - und das bei mäßigen DNI-Strahlungswerten von etwa 1000 kWh/m²
und Jahr. Der Jahresertrag in Spanien ist bei konzentrierenden Solarkraftwerken also rund
dreimal so hoch wie in Deutschland.
7.3.2
Aufwindkraftwerke
Bei Aufwindkraftwerken lässt sich der Jahresertrag analog berechnen. Anstelle der DNI
muss jedoch die Globalstrahlung verwendet werden, da ein Aufwindkraftwerk auch diffu-
ses Sonnenlicht nutzen kann. Der Gesamtwirkungsgrad liegt allerdings nur im Bereich von
rund einem Prozent - und das auch nur, wenn der Turm eine Höhe von etwa 1000 Metern
erreicht. Der Wirkungsgrad des Aufwindkraftwerks hängt direkt von der Turmhöhe ab. Bei
halber Turmhöhe halbiert sich auch der Wirkungsgrad. Um dann noch auf den gleichen Er-
trag zu kommen, müsste die Kollektorfläche verdoppelt werden. Im Gegensatz zu konzen-
trierenden Kraftwerken kann ein Aufwindkraftwerk aber die komplette Landfläche nutzen.
Ungenutzte Zwischenräume zum Vermeiden von Verschattungen sind nicht nötig.
