In der aktuellen Diskussion um die Verlängerung der Laufzeiten für deutsche Atomkraftwerke wird dennoch deutlich, dass bisher nur wenige alternative Verfahren ins Bewusstsein der Öffentlichkeit gelangt sind.
Bei der Frage welche Öko-Energieträger bekannt sind, beschränken sich die Antworten meist auf Biomasse, Windkraft und Solarstrom aus Solarzellen. Biomasse liefert zwar konstante Energie, der Bedarf an Biomasse für die Kraftwerke wird aber oft aus Nahrungspflanzen gedeckt, was aktuell zu einer weltweiten Nahrungskrise geführt hat. Windkraft und Solarstrom sind zwar kostengünstig und sehr umweltverträglich, jedoch liefern sie nicht konstant Strom, da Wind und Sonne nicht immer 24 Stunden zur Verfügung stehen.
Sollte Deutschland also wieder in die Atomkraft einsteigen, die Laufzeiten verlängern und vielleicht sogar neue Atomkraftwerke bauen? Es stimmt, Atomkraftwerke stoßen kein klimaschädliches CO2 aus, mit Tschernobyl und dem Problem des Atommülls im Hinterkopf scheint das für Deutschland keine echte Alternative zu sein, außerdem sind bei jetzigem Verbrauch (und es werden immer mehr Atomkraftwerke gebaut) die weltweiten Uranreserven in 90 Jahren verbraucht.
Es gibt aber noch andere Alternativen. Dieser Post stellt einige davon vor:
Feuer
Feuer ist ein zerstörerisches Element. Auf der anderen Seite schafft Feuer Platz für neues Leben. In der Prärie zum Beispiel benötigt das Gras Feuer um sich zu erneuern und Nährstoffe zurückzugewinnen. Das größte Feuer in unserem Sonnensystem ist sogar die Grundvoraussetzung für Leben auf der Erde. Ein riesiges atomares Feuer schenkt uns Licht und Wärme und das kostenlos und nach menschlichen Maßstäben unendlich lange.
Noch etwa 5 Milliarden Jahre wird uns die Sonne auf die Köpfe scheinen. Vorausgesetzt natürlich, dass wir Menschen bis dahin noch existieren.
Allein mit der Sonnenenergie die tatsächlich auf der Erdoberfläche ankommt, könnte man die Erde 10.000 mal komplett mit Energie versorgen und das bedeutet alle Energie kommt von der Sonne einschließlich der Kraftstoff den man an der Zapfsäule in sein Auto füllt.
Während jedoch im Erdorbit bereits der Großteil der Satelliten mit Solarzellen betrieben werden, hinkt die Energieversorgung aus Solarstrom auf der Erde gewaltig hinterher. Zum einen liegt das natürlich an den Nachteilen des Solarstroms. In der Anschaffung ist er teuer und die Wirkungsgrade sind noch relativ gering. Hinzu kommt noch, dass die Sonne nicht immer scheint. Manchmal bedecken Wolken den Himmel und spätestens wenn die Sonne untergeht, ist es aus mit der Sonnenenergie. Die Länder, die sich Sonnenenergie in größerem Maßstab leisten könnten, haben zudem oft nicht die optimalste Lage auf dem Erdball. Meistens fehlt es jedoch einfach an politischem Willen.
In China ist das anders. Wenn der politische Wille da ist, wird es einfach umgesetzt.
In der Volksrepublik besitzen bereits jetzt weit mehr als 30 Millionen Haushalte Sonnenkollektoren und praktisch auf jedem Neubau sind Solarkollektoren vorgeschrieben.
Bei einer durchschnittlichen Haushaltsgröße von 4,4 Personen versorgen sich bereits jetzt 132 Mio. Menschen mit heißem Wasser aus Sonnenenergie. Die Volksrepublik China ist also nicht nur der zukünftig größte Verbraucher von fossilen Brennstoffen, sondern bereits jetzt der weltweit größte Nutzer der Sonnenenergie. Derzeit werden 76% aller Sonnenkollektoren in China gefertigt (bei einem Stückpreis von ca. 190$) und der Markt hat Wachstumsraten von 15-20%.
Die Sonnenenergie die in China üblich ist basiert auf einem einfachen Prinzip. Auf den ersten Blick sind diese Sonnenkollektoren nur schwarze Kästen. In ihrem Inneren fließt allerdings Wasser, das durch die Sonnenstrahlen bis kurz vor den Siedepunkt erhitzt wird. Dieses erhitzte Wasser wird dann so lange gespeichert bis es genutzt wird. Auch mit einfacheren thermischen Solarkollektoren kann man sich damit praktisch über das ganze Jahr auch im Winter mit Heißwasser versorgen. Auch in Deutschland ist diese Form der Energiegewinnung für private Haushalte möglich.
Für die größere Energieproduktion in Kraftwerken sind jedoch andere Techniken vonnöten. Da Photovoltaik (Solarzellen) nur einen geringen Wirkungsgrad aufweisen (ca. 8%) beruhen die meisten größeren Solarkraftwerke auf dem Prinzip der thermischen Sonnennutzung. Sogenannte thermische Solarkraftwerke arbeiten jedoch nicht mit einfachen Sonnenkollektoren, sie benutzen große Spiegel um das Sonnenlicht auf einen bestimmten Punkt zu konzentrieren.
In Kalifornien befindet sich das derzeit größte Parabolrinnenkraftwerk der Welt. Das Kraftwerk ist ein riesiges Feld mit gekrümmten Spiegeln an deren Brennpunkt lange Röhren entlanglaufen. Das Sonne wird auf diese Röhren fokssiert und erwärmt eine darin fließende Flüssigkeit auf über 400 Grad Celsius. In einem Wärmetauscher bringt diese Flüssigkeit dann Wasser zum verdampfen, das dann eine Turbine antreibt. Diese Technik ist bereits relativ alt. Bereits 1912 lief in der ägyptischen Wüste eine solche Anlage mit 45kw Leistung. Heute produzieren in Kalifornien vier solche Kraftwerke 357 Megawatt.
Bis jetzt hört die Energieproduktion auf wenn die Sonne untergeht. In Spanien ist man schon weiter. Dort werden derzeit die weltgrößten Solarkraftwerke Andasol1, Andasol2 und Andasol3 gebaut. Sie beruhen zuerst einmal auf der selben Technik wie die kalifornischen Kraftwerke. Mit einem Unterschied: Sie können rund um die Uhr Strom produzieren. Möglich machen das zwei riesige, runde Speicher die derzeit in die spanische Wüste gepflanzt werden. In sie fließt das erhitzte Thermoöl aus den Spiegelfeldern und verflüssigt dort tausende Tonnen Nitratsalze. Wenn die Sonne untergegangen ist können die Spanier ihr Kraftwerk noch 8 weitere Stunden auf voller Leistung laufen lassen. Damit wird die Sonnenenergie zum ersten mal wirklich konkurrenzfähig mit anderen Energieträgern. Nach Fertigstellung werden in einer Gegend, wo früher nur Italowestern gedreht wurden, bis zu 200 Megawatt Strom produziert, genug für 600 000 Menschen und das mit deutscher Technik.
Zukünftig wird die EU in ihrem "Grand Solar Project" Kooperationen mit Nordafrikanischen Ländern eingehen. Bereits mit 1% der Fläche der Sahara könnte man dann die gesamte Welt mit Strom versorgen, selbst wenn über Nordafrika die Sonne untergeht.
Video über das Andasol-Projekt (Spanisch)
Die Zukunft, so sehen es einige Wissenschaftler, gehört jedoch den Solarturmkraftwerken.
Solarturmkraftwerke bündeln alle Sonnenenergie mithilfe von Spiegeln ("Heliostaten") auf einen einzigen Brennpunkt. Durch diese starke Konzentration des Sonnenlichtes entstehen an diesem Punkt Temperaturen von mehreren 1000 Grad Celsius. Damit wird dann flüssiges Nitratsalz oder ein anderer Trägerstoff erhitzt mit dem man dann über einen Dampfkreislauf eine Turbine antreibt. Durch die höheren Temperaturen ist der Wirkungsgrad bei solchen Kraftwerken viel größer, sodass sie die Solarenergie revolutionieren könnten. Die ersten Solarturmkraftwerke sind bereits in Betrieb. Das erste kommerzielle Solarturmkraftwerk in Spanien liefert bereis seit 2007 elf Megawatt Strom.
Die Solarenergie zu revolutionieren haben sich auch die Verfechter der Aufwindkraftwerke auf die Fahnen geschrieben. In Aufwindkraftwerken wird die Sonnenenergie nicht direkt genutzt, sondern über einen kleinen Umweg. Das Grundbauwerk des Aufwindkraftwerkes ist quasi ein riesiges Gewächshaus das an den Außenrändern offen ist. In der Mitte steht ein großer Turm. Die Sonne erhitzt die Luft und den Boden unter der großen Glasfläche. Die aufgehitzte Luft kann schließlich nur über den großen Kamin entweichen. Dabei entstehen starke Aufwinde die eine Windturbine antreiben. Ein Versuchskraftwerk in Manzanares (Spanien) hat die Machbarkeit des Prinzips gezeigt. Die Anlage produziert zur Zeit 50 Kilowatt Strom. Mit einem höheren Kamin und einer größeren Kollektorfläche könnte man Kraftwerke mit 200 Megawatt Leistung bauen. Dafür müsste der Kamin dann allerdings 1000 m hoch sein. Einen Vorteil hat die Methode: Zwar ist der Platzbedarf für ein solches Kraftwerk zunächst sehr groß, dennoch gehen die Flächen nicht ganz verloren. Unter der Glasfläche könnte man problemlos hitzeliebende Pflanzen anbauen und zum Beispiel Bananen aus Spanien möglich machen.
Eine Modifikation des Aufwindkraftwerkes stellt das Luftwirbelkraftwerk dar. Für solche Kraftwerke bräuchte man keinen so hohen Turm wie für das normale Aufwindkraftwerk. Der Kamin hätte nur die Ausmaße 100m Höhe und 200m Durchmesser. Mit viel weniger Energiezufuhr als im Aufwindkraftwerk wird in dem Kamin dann unter der Zufuhr von Wasserdampf ein Tornado erzeugt. An der Basis des Turms werden dann Keisförmig die Turbinen angeordnet, die aus der Luft die der Tornado ansaugt Energie gewinnen.
Bisher wurde dieser Kraftwerkstyp in der Realität noch nicht umgesetzt. Mit einem solchen Bauwerk könnte man aber Leistungen im dreistelligen Megawattbereich erzielen. Auch könnten sie herkömmliche Kühltürme in konventionellen Kraftwerken ersetzen um dort Elektrizität quasi in Zweitverwertung herzustellen.
Luftwirbelkraftwerk (Bildquelle Wikipedia.org)Im nächsten Post: Energie aus der Erde
1 Kommentar:
sehr interessant!
Kommentar veröffentlichen