Energiewende
Sonnenenergie bald billiger als Öl und Gas?
Die Solarbranche boomt dank kräftiger Strompreissubventionen. Bisher galt: Ohne Zuschuss ist Sonnenenergie nicht wettbewerbsfähig. Stimmt nicht, sagen Wissenschaftler der Uni Kassel. Sie haben eine solarthermische Anlage zur Wassererwärmung entwickelt, die tags und nachts funktioniert und Energie unterhalb der Preise fossiler Brennstoffe bereitstellt.
10.11.2005
Das so genannte Multikomponenten-System erreicht dies, weil es neben der Sonneneinstrahlung auch die Luftwärme nutzt. Entwickler der Anlage ist die Forschergruppe um den promovierten Physiker Professor Klaus Vajen vom Institut für Thermische Energietechnik. Derzeit wird das Multikomponenten-System in einem deutsch-kirgisischen Kooperationsprojekt auf einem Heizwerk in der kirgisischen Hauptstadt Bishkek erprobt. Es wird dort maßgeschneidert auf klimatische und technologische Bedingungen in den ehemaligen Sowjetrepubliken. Fernziel der Wissenschaftler ist es, bis zum Ende des Jahrzehnts in Kirgisistan die größte solarthermische Anlage der Welt zu bauen. Eine chancenreiche Entwicklungsperspektive für die Rohstoff arme Kirgisische Republik, aber auch für den deutschen Export. Das Projekt wird von der VolkswagenStiftung mit 360.000 Euro gefördert.
Der Luftkollektor macht den Anfang in der Serie: Er sieht aus wie ein schwarzer Heizkörper, durch den über mehrere Lochleisten Luft nach innen gesogen wird. Über die absorbierte Sonneneinstrahlung heizt sich die Umgebungsluft bis auf 45° Celsius auf. Ein Ventilator bläst diese Luft weiter in einen Block, so groß wie ein Kleiderschrank. Das ist der Luft-Wasser-Wärmeübertrager, die zweite Komponente. Die eingeblasene Luft erwärmt hier Grundwasser, das durch dünne Kupferrohre fließt, von 12° auf etwa 20° Celsius. In der dritten Komponente, dem wasserdurchströmten Solarkollektor, läuft das Wasser durch einen dichten Teppich schwarzer Gummischläuche. Die Absorption der Sonnenstrahlen bringt die Austrittstemperatur des Wassers hier auf etwa 35° Celsius. Das durchgeleitete Fernwärmewasser wird danach zwar noch konventionell weiter auf 60° Celsius erhitzt. Vorgewärmt durch die solarthermische Experimentieranlage muss dafür aber ein Drittel weniger fossiler Energieträger, wie Kohle, Gas oder Öl, verbrannt werden.
Wenn nachts der Solar- und der Luftkollektor keine Wirkung mehr erzielen, stellt der Luft-Wasser-Wärmeübertrager immer noch Energie bereit. So erbringt die Anlage auch nachts etwa ein Viertel ihrer Spitzenleistung am Tage. Der Luft-Wasser-Wärmeübertrager nutzt die Umgebungsluft, die am Tag zuvor von der Sonne erwärmt wurde und die sich im sommerheißen Kontinentalklima Kirgisistans auch nachts nur wenig abkühlt.
Beispiellos preiswert
Das Multikomponenten-System nutzt durch seine neuartige serielle Schaltung die lokalen geoklimatischen und technologischen Bedingungen in einer bisher beispiellosen Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Dadurch kann es eine Kilowattstunde Sonnenenergie zum Preis von lediglich ein bis zwei Cent bereitstellen. Das ist weniger, als Energie aus fossilen Brennstoffen, wie Kohle oder Gas, auf Großhandelsebene kostet. Die Kosten für Energie aus konventionellen solarthermischen Anlagen liegen bisher noch weitaus höher.
So preiswert kann Sonnenenergie mit dem Multikomponenten-System allerdings nur gewonnen werden, wenn ein günstiges Klima mithilft und die Anlage in einem so genannten "offenen" Fernwärmenetz arbeitet: In riesigen zentralen Fernheizwerken wird das kalte Trinkwasser erhitzt und über unterirdische Leitungen in die Häuser gepumpt, wo es direkt zum Duschen oder Wäsche waschen verbraucht wird. Dass dadurch in den Fernwärmekraftwerken kontinuierlich große Mengen sehr kalten Frischwassers erwärmt werden müssen, begünstigt den Wirkungsgrad des Multikomponenten-Systems. Offene Fernwärmenetze findet man nicht nur in Kirgisistan sondern in allen ehemaligen Sowjetrepubliken, der heutigen Gemeinschaft unabhängiger Staaten (GUS).
Der Luftkollektor macht den Anfang in der Serie: Er sieht aus wie ein schwarzer Heizkörper, durch den über mehrere Lochleisten Luft nach innen gesogen wird. Über die absorbierte Sonneneinstrahlung heizt sich die Umgebungsluft bis auf 45° Celsius auf. Ein Ventilator bläst diese Luft weiter in einen Block, so groß wie ein Kleiderschrank. Das ist der Luft-Wasser-Wärmeübertrager, die zweite Komponente. Die eingeblasene Luft erwärmt hier Grundwasser, das durch dünne Kupferrohre fließt, von 12° auf etwa 20° Celsius. In der dritten Komponente, dem wasserdurchströmten Solarkollektor, läuft das Wasser durch einen dichten Teppich schwarzer Gummischläuche. Die Absorption der Sonnenstrahlen bringt die Austrittstemperatur des Wassers hier auf etwa 35° Celsius. Das durchgeleitete Fernwärmewasser wird danach zwar noch konventionell weiter auf 60° Celsius erhitzt. Vorgewärmt durch die solarthermische Experimentieranlage muss dafür aber ein Drittel weniger fossiler Energieträger, wie Kohle, Gas oder Öl, verbrannt werden.
Wenn nachts der Solar- und der Luftkollektor keine Wirkung mehr erzielen, stellt der Luft-Wasser-Wärmeübertrager immer noch Energie bereit. So erbringt die Anlage auch nachts etwa ein Viertel ihrer Spitzenleistung am Tage. Der Luft-Wasser-Wärmeübertrager nutzt die Umgebungsluft, die am Tag zuvor von der Sonne erwärmt wurde und die sich im sommerheißen Kontinentalklima Kirgisistans auch nachts nur wenig abkühlt.
Beispiellos preiswert
Das Multikomponenten-System nutzt durch seine neuartige serielle Schaltung die lokalen geoklimatischen und technologischen Bedingungen in einer bisher beispiellosen Effizienz und Wirtschaftlichkeit. Dadurch kann es eine Kilowattstunde Sonnenenergie zum Preis von lediglich ein bis zwei Cent bereitstellen. Das ist weniger, als Energie aus fossilen Brennstoffen, wie Kohle oder Gas, auf Großhandelsebene kostet. Die Kosten für Energie aus konventionellen solarthermischen Anlagen liegen bisher noch weitaus höher.
So preiswert kann Sonnenenergie mit dem Multikomponenten-System allerdings nur gewonnen werden, wenn ein günstiges Klima mithilft und die Anlage in einem so genannten "offenen" Fernwärmenetz arbeitet: In riesigen zentralen Fernheizwerken wird das kalte Trinkwasser erhitzt und über unterirdische Leitungen in die Häuser gepumpt, wo es direkt zum Duschen oder Wäsche waschen verbraucht wird. Dass dadurch in den Fernwärmekraftwerken kontinuierlich große Mengen sehr kalten Frischwassers erwärmt werden müssen, begünstigt den Wirkungsgrad des Multikomponenten-Systems. Offene Fernwärmenetze findet man nicht nur in Kirgisistan sondern in allen ehemaligen Sowjetrepubliken, der heutigen Gemeinschaft unabhängiger Staaten (GUS).
Quelle: UD
