Bild: Deutsches Museum | Christian Illing
Highlight-Exponat
Der Rinnenkollektor
Der Rinnenkollektor wird in der Ausstellung Energietechnik präsentiert und erläutert die Energieerzeugung mit der Kraft der Sonne.
Wie wird Energie aus der Sonne gewonnen?
Solarkraftwerke wandeln die Energie der Sonne in Wärme um. Die hohen Temperaturen erzeugen Wasserdampf, der eine Turbine antreibt. Der Rinnenkollektor ist Teil eines Solarkraftwerks - wie er funktioniert, wird im Folgenden erläutert.
Rinnenkollektor in der Ausstellung Energietechnik. Bild: Deutsches Museum
Die Sonnenstrahlen konzentrieren wie mit dem Brennglas
Auch in solarthermischen Kraftwerken bündeln gigantische Spiegel das Sonnenlicht. Parabolrinnenkraftwerke sind heute die verbreitetsten Solarkraftwerke. Die Anlagen lohnen sich vor allem in sonnenreichen Wüstenregionen.
Mehrere Parabolrinnen (leicht gebogene Spiegel, zusammengesetzt zu einer Rinne) – jede bis zu 500 m lang und 6 m breit – bündeln in einem Parabolrinnenkraftwerk die einfallenden Sonnenstrahlen auf ein Rohr, das die extreme Wärme aufnimmt. Die Kollektoren sind auf einer etwa 70 Fußballfelder großen Fläche reihenweise angeordnet und zur Sonne ausgerichtet. Sie lassen sich auf und ab bewegen: Stellmotoren verändern ihre Neigung zur Sonne im Tagesverlauf so, dass möglichst viel Wärmestrahlung in den Brennlinien konzentriert wird. Diese wandeln die Wärmeenergie der aufgefangenen Sonnenstrahlung in elektrische Energie um.
Absorberrohr
Öl, das gut Wärme absorbieren kann, strömt durch das Rohr und erhitzt sich auf Temperaturen bis 400 °C. Das Rohr steckt in einem zweiten Rohr; der Zwischenraum ist mit einem Edelgas gefüllt. In dieser Anordnung wird viel Wärme aufgenommen und möglichst wenig wieder abgestrahlt. Die Schott AG in Mainz hat eine Erfindung gemacht, die dafür sorgt, dass entwichenes Edelgas automatisch nachgefüllt wird. Auf diese Weise wird lange gleichbleibend Wärme aufgenommen. Dafür wurden die Erfinder 2008 für den Zukunftspreis des Bundespräsidenten nominiert.
Dampferzeugung und Stromgewinnung
Solarthermiekraftwerke nutzen die Wärmeenergie der Sonne, um – wie in klassischen Dampfkraftwerken – Wasser zu verdampfen und eine Turbine anzutreiben. Das heiße Öl im Absorberrohr gibt über einen Wärmetauscher seine Wärme an das Wasser ab und erzeugt auf diese Weise Dampf. Integrierte Salztanks speichern einen Teil der Wärme. So werden Zeiten mit geringer Sonneneinstrahlung überbrückt – selbst bei Dunkelheit können die Kraftwerke Strom liefern.
Allerdings setzt der hohe Wasserbedarf zur Kühlung der Dampfkraftwerke trockene Wüstenregionen zusätzlich unter Druck. Zudem müssen teure Reinigungsroboter die Spiegel täglich von Sand und Staub befreien. Und trotz aller Pflege lässt es sich nicht vermeiden, dass die Qualität der Spiegel leidet, wodurch die Effizienz der Kraftwerke schnell abnimmt.
Ein solches Kraftwerk kann mehr als 50 MW elektrische Leistung erbringen und über 60 000 Haushalte mit Strom versorgen. Ein Solarkraftwerk könnte auf einer Fläche von 300 mal 300 Kilometern genug Strom erzeugen, um die Erde mit sauberer Energie zu versorgen. Visionäre wollen die zukünftige Stromversorgung der Menschheit deshalb in die Wüste verlegen.
Allerdings setzt der hohe Wasserbedarf zur Kühlung der Dampfkraftwerke trockene Wüstenregionen zusätzlich unter Druck. Zudem müssen teure Reinigungsroboter die Spiegel täglich von Sand und Staub befreien. Und trotz aller Pflege lässt es sich nicht vermeiden, dass die Qualität der Spiegel leidet, wodurch die Effizienz der Kraftwerke schnell abnimmt.
So finden Sie hin:
Der Rinnenkollektor ist in der Ausstellung Energietechnik in Ebene 1 ausgestellt.
