Stirlingmotor beflügelt Solarkraftwerke

Eine fast 200 Jahre alte Erfindung soll solarthermischen Kraftwerken zu einem unerreicht hohen Wirkungsgrad verhelfen: der Stirlingmotor. Im heißen Südwesten der USA entstehen zurzeit zwei Solarparks, in denen mithilfe von Stirlingmotoren Sonnenwärme besonders effizient und kostengünstig in Strom umgewandelt wird, berichtet Technology Review in seiner Februar-Ausgabe (seit dem 28.1. am Kiosk oder portokostenfrei online direkt hier zu bestellen).

Das US-Unternehmen Stirling Energy Systems (SES) will 64.000 Parabolschüsseln, so genannte "SunCatcher", in seinen Solarparks aufstellen: In der Mojavewüste sollen auf rund 33 Quadratkilometern 34.000 Schüsseln samt Stirlingmotoren in zwei Phasen Strom erzeugen, zunächst 500 Megawatt, später weitere 350 Megawatt. Der zweite Park entsteht im Hinterland von San Diego. Dort sollen ab Ende 2010 auf 26 Quadratkilometern Wüste nach und nach 30.000 Sun-Catcher-Systeme aufgestellt werden, die bei voller Leistung 750 Megawatt - das entspricht etwa der Leistung eines herkömmlichen Kohlekraftwerks - in das Netz von San Diego Gas & Electric einspeisen.

Jede der zwölf Meter breiten Schüsseln ist mit einem eigenen Stirlingmotor ausgestattet und erzeugt maximal etwa 25 Kilowatt. In dem nach seinem Erfinder Robert Stirling benannten Heißgasmotor wird ein Arbeitsgas wie zum Beispiel Wasserstoff abwechselnd erhitzt und gekühlt. So wird die Sonnenwärme zunächst in mechanische und schließlich in nutzbare Elektroenergie umgewandelt. Im Unterschied zu Verbrennungsmotoren ist ein Stirling-Aggregat nicht auf bestimmte Brennstoffe angewiesen. Wird das Arbeitsgas durch konzentriertes Sonnenlicht erhitzt, produziert ein solches Aggregat nicht einmal Abgase.

Der Suncatcher wandelt 31 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in Strom – damit hat SES den seit 1984 geltenden Rekord für solarthermische Stirlinganlagen von 29 Prozent gebrochen. Zum Vergleich: Photovoltaik-Anlagen kommen auf maximal 20 Prozent Wirkungsgrad, herkömmliche Solarthermie-Kraftwerke wie etwa Parabolrinnen-Anlagen wandeln rund 15 Prozent der Sonnenenergie in Strom um.

Ein besonderer Vorteil der Stirlinganlagen ist ihr geringe Wasserverbrauch. Dank ihres geschlossenen Kreislaufs kommen sie mit geringen Mengen des kostbaren Nasses aus. Während Solarkraftwerke mit Parabolrinnen je nach Kühlungsmethode mit erheblich größeren Mengen Grundwasser versorgt werden. So verbraucht eine 500-Megawatt-Anlage mit Parabolrinnen und Wasserkühlung im Jahr 3,9 Millionen Kubikmeter Wasser, eine gleich große Stirlinganlage jedoch nur rund 27.000 Kubikmeter. Auch beim Strompreis will SES punkten: Der Strom soll für 12 bis 15 US-Cent die Kilowattstunde erzeugt werden, der Branchendurchschnitt liegt derzeit noch bei 20 Cent. (wst)