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Aufwindkraftwerk

Das so genannte Aufwindkraftwerk fällt unter die Gruppe der meteorologischen Reaktoren und stellt eine Sonderform von Solarthermiekraftwerken dar. Bislang existieren lediglich kleinere Pilotanlagen an Aufwindkraftwerken, deren Funktionsprinzip auf den Grundzügen der Thermodynamik mit aufsteigender, warmer Luft und den Treibhaus-Effekt beruht. Diese Sonderform der Solarthermie könnte parallel zum Parabolrinnenkraftwerk für die zukünftige Stromversorgung aus erneuerbaren Energien durchaus auch in wirtschaftlicher Hinsicht interessant werden. Die Aufwindtechnologie stellt gewissermaßen das solarthermische Pendant zu einem Fallwindkrafwerk dar, welches ebenfalls auf dem Prinzip der Thermodynamik beruht.

Aufwindkraftwerk zur Stromerzeugung
Grafik: Aufwindkraftwerk | 3 D Visualisierung von bgp design im Auftrag von Schlaich Bergeman und Partner | www.sbp.de
Funktionsprinzip beim Aufwindkraftwerk
Funktionsprinzip von Aufwindkraftwerken mit Kollektor, Turm, Turbinen und Absorber
Wirtschaftlichkeit der Solartechnik im Vergleichs-Diagramm
Solar Updraft Power Comparision to PVCC Quelle: Widakora CC-BY-SA 3.0
Stromgesteheungskosten Solar
Stromgestehungskosten im Vergleich, nach Quelle: Widakora CC-BY-SA 3.0

In der Historie wird ein solches Solarkraftwerk erstmals im Jahre 1903 von Herrn Isidoro Cabanyes in dem Magazin Electrical Energy" vorgestellt. Die Innovation erlebte zu Beginn des 20. Jahrhunderts aber keine experimentelle Phase und geriet daher leider schnell in der Fachwelt der erneuerbaren Energieerzeugung in Vergessenheit. Das Konzept des Isodoro Cabanyes sah vor, die Solarthermie in Kombination mit Windkraft zur Gewinnung elektrischer Energie zu Nutzen.

 

Aufwindkraftwerke: Das Funktionsprinzip

Ein bodennaher, großflächiger Raum wird bei einem Aufwindkraftwerk mit lichtdurchlässigem Material (zum Beispiel Glas) abgedeckt. Die einfallenden Sonnenstrahlen erwärmen dann durch den entstehenden Treibhauseffekt die bodennahe Luftschicht unter der transparenten Abdeckung. Analog zu einer thermischen Solaranlage dient dieser bodennahe Bereich als Solarkollektor, der die einfallende Solarenergie in Wärme umwandelt. Ein hoher Turm innerhalb der Anlage ermöglicht nun im Aufwindkraftwerk, dass die erwärmte (leichtere) Luft nach oben durch den Turm-Kamin entweichen kann. Diese Luftbewegung kann, beispielsweise im Fußbereich des Turmes, durch Windturbinen abgegriffen und nutzbar gemacht werden. Das ist das Urkonzept von einem Solarkraftwerk nach dem Solarthermie Prinzip, und sollte nicht mit der verwandten Solartechnologie Solarturmkraftwerk verwechselt werden. Das Jahr 1982 erlebte die Konstruktion eines Aufwindkraftwerk Prototyps. Das Bundesdeutsche Technologie-Ministerium finanzierte in Zusammenarbeit mit dem spanischen Stromanbieter Fenosa in der Ortschaft Manzanares den Bau einer Aufwind-Pilotanlage mit Kamineffekt.

Zukunftsperspektiven der Solarthermie-Technologie

Weitere Feldversuche mit der Solarthermie bedingen gewaltige Baumaßnahmen, die überbaute Sammelraumfläche und die Kaminhöhe der Anlagen nach dem Aufwindkraftwerk Prinzip, sind hier die wesentlichen Parameter. Solarthermiekraftwerk Anlagen mit einer Energiegewinnung aus Solarthermie von 200 Megawatt, würden nach aktuellen Hochrechnungen Kaminhöhen von 1.000 m und eine Solarkraftwerk Sammelfläche von rund 8 km² bedingen. Die mögliche Rentabilität von Solarthermie Anlagen wächst mit der Baugröße der Kraftwerke. Ein Aufwindkraftwerk hat nach geltender Ansicht der Fachleute aus dem Sektor der Solarthermie nur dann einen Sinn, wenn am Standort ungenutzte und große Flächen für ein Solarkraftwerk zur Verfügung stehen. Für weitläufige Wüstengebiete in Arizona (USA), Namibia, Australien und der Mongolei, sind nun Aufwindkraftwerk Anlagen geplant, oder bereits in der Bauphase. Die energiebewussten Politiker auf diesem Globus dürfen sicher mit weiteren Feldversuchen hinsichtlich der Solarthermie, seitens der Energiewirtschaft und vor allem auch der forschenden Wissenschaftler rechnen. Ein Solarkraftwerk mit der Technik eines Aufwindkraftwerks mag heutzutage noch nicht die Effizienz von anderen Formen der Energiegewinnung haben, aber die wirkliche Forschung um Solarthermie im industriellem Maßstab steckt im Vergleich zu den bewährten thermischen Solaranlagen für Ein- und Mehrfamilienhäuser ja gerade in den ersten Kinderschuhen. An schädlichen Emissionen hat ein Aufwindkraftwerk nämlich gar keine vorzuweisen. Lediglich der Bau von einem Solarkraftwerk würde wohl eine negative Ökobilanz (wie jedes Bauprojekt) haben. Im Betrieb befindliche Solarthermie Kraftwerke, liefern den gewünschten Strom dann ohne die Umweltbelastungen der konventionellen Kraftwerke mit ihren meist fossilen Brennstoffen.

 

Solarwärme: Alternative Kraftwerksformen

Abseits des Konzepts der Aufwindkraftwerke existieren weitere solare Technologien, die sich für den Einsatz zur Solarstromerzeugung im industriellen Maßstab eignen und sich teilweise bereits im Einsatz befinden.

Lexikon der erneuerbaren Energien und Solartechnik

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