Aufwindkraftwerke

Auch Aufwindkraftwerke kann man zu solarthermischen Kraftwerken zählen. Das Funktionsprinzip ist bestechend einfach. Wie der Name schon verrät, macht man sich hier das Naturgesetz zu Nutzen, dass warme Luft nach oben steigt. Das Aufwindkraftwerk kombiniert dabei seit der Antike bekannte physikalische Grundsetze: den Schornsteineffekt, den Gewächshaus- bzw. Treibhauseffekt und das Windrad.

Unter einem flachen, kreisförmigen Glasdach, das an den Seiten offen ist, wird die Luft durch einfallende Sonnenstrahlen wie in einem Glashaus erwärmt. In der Mitte des leicht ansteigenden Glasdaches befindet sich ein hoher Kamin, durch den die warme Luft entweicht. So entsteht ein kontinuierlicher Aufwind, der druckgestufte Turbinen antreibt.

Skizze eines Aufwindkraftwerks

Ein derartiger Sonnenkollektor kann im Jahresmittel bis zu 45% der eingefallenden Sonneneinstrahlung in Wärmeenergie umsetzen.

Um Aufwindkraftwerke hoher Leistung zu bauen, sind nicht nur ausgedehnte Glas- bzw. Plastikdächer von einigen Kilometern Durchmesser nötig, sondern auch sehr hohe Kamine. Für ein Kraftwerke mit beispielsweise 5MW Leistung benötigt man ein Kollektordach von 1,1km Durchmesser und einen Kamin von 445m Höhe und 27m Durchmesser. Wünscht man mehr Leistung, beispielweise 200MW, liegen die Größen schon in nahezu unvorstellbaren Dimensionen: 5000m Durchmesser für das Dach, 1000m Höhe und 150m Durchmesser für den Kamin. Zum Vergleich: Die höchsten Gebäude der Welt, die Petronas Towers in Kuala Lumpur, sind 451m hoch.

Insbesondere in Drittländern bieten sich mit dieser einfachen und wenig störanfälligen Technologie ungeahnte Chancen auf dem Energiemarkt.

Mit Unterstützung des Bundesforschungsministeriums entstand Anfang der achtziger Jahre in einem Wüstengebiet bei Manzanares, Spanien, eine Versuchsanlage mit einer verhältnismäßig geringen Leistung von 50kW. Der Kamin aus Blech hatte einen Durchmesser von 10m und eine Höhe von 195m. Das 45.000m2 große Kollektordach (mittlerer Radius 122m) wurde in verschiedenen Bereichen aus unterschiedlichen Materialien (Folien und Einfachglas) gebaut, um das idealeste und optimalste auszuwählen.

Aufwindkraftwerk bei Manzanares, Spanien

Die Anlage war mit 280 Sensoren ausgestattet, die im Sekundenrhythmus Daten erfassten und sobald die Luftgeschwindkeit im Kamin über 2,5m/s stieg, wurden die Turbinen eingeschaltet. Im Kamin wurden Luftgeschwindigkeiten von 9m/s bei eingeschalteten, bis zu 15m/s bei abgeschalteten Turbinen gemessen.

Das Aufwindkraftwerk produzierte jahrelang Energie und bewies damit die Realisierbarkeit dieser Technologie. Im Frühjahr 1989 stürzte der Kamin bei einem Orkan zusammen und wurde nicht wieder aufgebaut. Doch die Anlage hatte ihren Zweck erfüllt.

Bisher wurden keine weiteren Aufwindkraftwerke gebaut, doch das Ingenieurbüro "Schlaich, Bergermann und Partner" aus Stuttgart plant momentan den Bau einer Anlage in der Wüste Australiens mit einem Durchmesser von 5km.

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