Gewählte Kategorie Energietechnik
Wie Sonnenlicht die Nacht erhellt
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Andasol – das größte solarthermische Kraftwerk Europas
Mit dem im Aufbau befindlichen Andasol 3 soll 2011 das jüngste von drei baugleichen Solarkraftwerken im spanischen Andalusien ans Netz gehen. Hyperraum.TV gibt in diesem Beitrag Einblicke in die Technologie dieses innovativen Kraftwerk-Typs, die in Deutschland maßgeblich entwickelt wurde. Andasol ist die erste und bislang größte Anlage dieser Art in Europa. Mehr als 510.000 Quadratmeter Spiegelfläche ist beispielsweise für jede der drei Anlagen im Einsatz. Das entspricht der Fläche von 70 Fußballfeldern.
Dennoch: Das Besondere an diesem Kraftwerk ist nicht seine gewaltige Größe, sondern die Technologie der Solarthermie. Die zu Parabolrinnen-Kollektoren zusammengebauten Spiegel erhitzen eine in Röhren fließende Wärmeträgerflüssigkeit; sie wird durch die gebündelte Sonnenstrahlung auf bis zu 400 Grad Celsius erhitzt. Dieses Thermo-Öl wird einem Wärmetauscher zugeleitet. Dort erzeugt die Wärme Dampf mit hohem Druck. Der Dampf treibt in einem herkömmlichen Kraftwerk eine Turbine an, ihr Generator erzeugt dann Strom. Mit einer elektrischen Leistung von rund 50 Megawatt und jährlich über 3.500 Betriebsstunden werden hier pro Jahr mehr als 160 Gigawattstunden ins Netz eingespeist. Solarthermische Kraftwerke können durch die Zwischenspeicherung der Wärme aus dem Licht – anders als bei der Photovoltaik – auch nach Sonnenuntergang noch Strom produzieren. Dafür muss man die durch Sonnenstrahlung tagsüber entstehende Wärme allerdings in riesigen Tanks speichern. Eine Technologie, die in dieser großtechnischen Anwendung erstmals zum Einsatz kommt.
Ist die Solarthermie wegweisend für erneuerbare Energien? Kraftwerkbetreiber investieren bereits erheblich in diese Energiegewinnung.
Einen weiteren Artikel zu Versuchs-Anlagen der Solarthermie mit Sonnentürmen finden sie hier.
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Masdar City öffnet die Tore
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Blaupause für die umweltfreundliche Stadt von morgen
Im Hinterland von Dubai entsteht derzeit die postmoderne Idealstadt des 21. Jahrhunderts: auto- und kohlendioxidfrei, statt dessen mit einem komplett neu konzipierten, elektrisch betriebenen Transportsystem im Untergrund. Strom kommt ausschließlich aus erneuerbaren Energien wie der Solarthermie, Abfall wird konsequent einem Recycling zugeführt und der Verbrauch an Rohstoffen intelligent gemanagt. In Kürze wird das erste Gebäude der Zukunftsstadt Masdar City seine Tore öffnen. Mit einem Startkapital von 15 Milliarden Dollar ausgestattet, soll die Stadt dann ab 2016 rund 50.000 Menschen sowie 1500 Firmen und Institutionen auf einer Fläche von sechs Quadratkilometern qualitativ höchstwertigen Lebensraum bieten. Eine auf den ersten Blick erstaunliche Kehrtwendung. Denn bis heute eilt den hochtechnisierten Arabern der Vereinigten Arabischen Emirate nicht der Ruf ökologischer Vordenker voraus. Der Pro-Kopf-Verbrauch an Energie ist in dieser ölfördernden Zone bis dato doppelt so hoch wie etwa in den USA. Aber um auch nach dem Versiegen der Ölquellen im globalen Energiemarkt tonangebend bleiben zu können, sammeln sie jetzt schon Know-how für das Szenario erneuerbarer Energien. Die in Masdar City vorgezeigte Umweltidylle ist derzeit nicht wirklich finanzierbar. So muss die Stadt die hohe Einsparung an Kohlendioxid über den in Kyoto verhandelten Mechanismus für umweltverträgliche Entwicklung auf dem Weltmarkt teuer weiter verkaufen.
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Sonnenstrom aus solarthermischen Kraftwerken
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Solartürme vor dem großtechnischen Durchbruch?
Unter der heißen Sonne Spaniens arbeiten Energieforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt, kurz DLR, auf der Solarforschungsanlage Plataforma Solar de Almeria. Auf einem 100 Hektar großen Gelände testen Mitarbeiter des Instituts für Technische Thermodynamik unterschiedliche Solartechnologien unter praxisnahen Bedingungen. Die Anlage ist damit ein weltweit führendes Testzentrum für konzentrierende Hochtemperatur-Solartechnik.
In solarthermischen Anlagen wird die Sonnenstrahlung mit Spiegeln gebündelt und in Form von Wärme zu einem zentralen Kraftwerk übertragen. Dort erzeugt die Wärme über einen Wärmetauscher Wasserdampf. Dieser treibt anschließend eine konventionelle Turbine an. Diese ist an einen Generator gekoppelt, der den Strom erzeugt. Im Vergleich zur Photovoltaik, die Strom direkt aus Sonnenlicht gewinnt, bietet dieses Verfahren zwei wesentliche Vorteile: Die erzeugte Wärme lässt sich speichern, die Turbine kann also auch dann Strom erzeugen, wenn die Sonne nicht scheint. Außerdem ist eine Zufeuerung über konventionelle Methoden im Kraftwerk möglich. Aus diesem Grund sehen Energie-Erzeuger in solarthermischen Kraftwerken eine großtechnisch effektive Methode.
In Almeria testet die DLR unterschiedliche Methoden, darunter auch den Solarturm. Die Sonnenenergie wird auf einen Receiver an der Spitze eines Turms gebündelt. Hier kommt sie über einen Wärmetauscher zum Kraftwerk. Diese Technologie wird auch in Jülich von den Stadtwerken als Versuchs- und Demonstrationsanlage getestet. Die sogenannten Parabolrinnen-Kollektoren fokussieren demgegenüber die Lichtstrahlen über eine gekrümmte Spiegelfläche auf eine zentral verlaufende Röhre. Sie ist mit fließendem Öl gefüllt, das sich aufheizt und die darin gespeicherte Wärme zum zentralen Kraftwerk transportiert.
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Solarzelle mit Weltrekord
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Fraunhofer-Institut entwickelt Konzentrator-Solarzelle mit 41 Prozent Wirkungsgrad
Ein Manko der Solarzellen ist ihr schlechter Wirkungsgrad: Bisher wandeln sie nur 10 bis 15 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in Strom um. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg haben jüngst eine neue Technologie vorgestellt, die es ermöglicht, einen größeren Teil des Sonnenlichts in Strom umzuwandeln. Dr. Andreas Bett und Dr. Frank Dimroth haben eine Solarzelle entwickelt, die einen Wirkungsgrad von 41,1 Prozent besitzt. Das ist derzeit Weltrekord. Sie besteht aus drei verschiedenen Materialien, die übereinander gestapelt sind und dadurch das Sonnenspektrum viel energieeffizienter verwerten. Statt Silizium verwenden die Freiburger Wissenschaftler in ihren Solarzellen die Stoffe Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und Germanium. So entsteht eine Mehrfachsolarzelle, die nahezu das gesamte Spektrum des Sonnenlichts in elektrischen Strom umwandeln kann. Ursprünglich wurden solche Mehrfachsolarzellen für die Stromerzeugung im Weltall entwickelt. In Zukunft sollen sie auch auf der Erde Strom zu günstigen Preisen erzeugen. Sie sollen bereits 2011 auf den Markt kommen.
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Polytronische Herstellung von Bauteilen
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Ultraflache Transistoren und flexible Batterien
Seit die Wissenschaft Ende der siebziger Jahre entdeckt hat, dass Kunststoffe auch elektrischen Strom leiten und leuchten können, sind zwei Bereiche zu einer neuen Disziplin verschmolzen: zur Polytronik. Sie könnte zu einer Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts werden. Mit ihr soll es zu einem dramatischen Preisverfall in der Massenproduktion von elektronischen Bauteilen kommen. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration in München, kurz IZM, ist Deutschlands Polytronik-Schmiede. Hier erforscht das Team um Prof. Karlheinz Bock die polytronische Herstellung von ultraflachen Transistoren, Leuchtelementen und flexiblen Batterien. Dazu müssen die Münchener Forscher ungleiche Werkstoffe wie Metalle und Kunststoffe kombinieren. Ziel ist es, diese Bauteile von „Rolle zu Rolle“ zu produzieren und so geringe Stückpreise zu ermöglichen.
© Fraunhofer-Gesellschaft 2010
OLED – das Licht von morgen
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Selbstleuchtende Halbleiter als Beleuchtungsquelle
Das Prinzip kennen wir aus der Biologie – beispielsweise von den selbstleuchtenden Glühwürmchen. OLEDs sind Halbleiter-Stoffe, die durch Stromzufuhr selbst leuchten. Schon heute werden sie in kleinen Displays eingesetzt. Morgen könnten sie als Beleuchtungsquelle oder als elektronische Tapete eingesetzt werden. Susanne Päch stellt in dieser Studiomoderation das Funktionsprinzip vor und gibt einige Marktausblicke der Technologie.
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Experten-Interview: Dr. Franz-Josef Struffert
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Alternative Energiequellen im Wettbewerb
Geothermie ist eine attraktive und umweltschonende neue Wärme- und Energiequelle. Mit Bohrungen, die zwischen drei und sechs Kilometer in die Tiefe gehen, lassen sich – so schätzen Experten – in Deutschland etwa 30 Prozent des Wärmebedarfs mittelfristig versorgen. Mit dem Hydrologen Dr. Franz-Josef Struffert spricht Inventions-TV über Geothermie und die Wettbewerbssituation mit anderen regenerativen Energiequellen.
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Experten-Interview: Dr. Franz-Josef Struffert
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Alternative Energiequellen im Wettbewerb
Geothermie ist eine attraktive und umweltschonende neue Wärme- und Energiequelle. Mit Bohrungen, die zwischen drei und sechs Kilometer in die Tiefe gehen, lassen sich – so schätzen Experten – in Deutschland etwa 30 Prozent des Wärmebedarfs mittelfristig versorgen. Mit dem Hydrologen Dr. Franz-Josef Struffert spricht Inventions-TV über Geothermie und das Projekt in Poing bei München.
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