Solarstrom aus dem Aschespeicher

Mehrere solarthermische Kraftwerke, die in den vergangenen beiden Jahrzehnten in Spanien, Marokko und den USA gebaut worden sind, liefern auch nachts und bei wolkenbedecktem Himmel Strom. Dazu wird ein Teil der solaren Wärme, die von Parabolspiegeln konzentriert wird, in mächtigen Speichern in Form von flüssigem Salz zwischengelagert. Ana Inés Fernández, Professorin für Materialwissenschaften an der Universität Barcelona, sieht das kritisch, und ein schwerwiegender Vorfall im marokkanischen Solarkraftwerk Noor III gibt ihr Recht. Dort gab es vor wenigen Wochen ein Leck in einem Rohr im Salzbad, durch das ein Medium fließt, das Wärme in den Speicher transportiert und wieder entfernt. Die 150-MW-Anlage musste vorerst den Betrieb einstellen. Der Betreiber, das marokkanische Energieunternehmen Masen, schätzt, dass der Schaden durch Reparatur und Produktionsausfall bei umgerechnet 43 Mio. € liegt.

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Fast nur Vorteile

Fernández empfiehlt, dem flüssigen Salz den Rücken zu kehren. Sie setzt stattdessen auf Asche aus Vulkanen. Wenn sie dessen Vorteile aufzählt, gerät sie beinahe ins Schwärmen. Asche ist in gewaltigen Mengen verfügbar und praktisch umsonst zu haben, abgesehen von den Transportkosten. Sie ist, anders als Salz, dass mit der Zeit Alterungserscheinungen bekommt, unverwüstlich. Sie ist auch nicht korrosiv, kann die Rohre, die durch sie hindurchgeleitet werden, also nicht anfressen, wie es in Noor III passiert ist, und Asche verträgt deutlich höhere Temperaturen.

Es reichen Serien-Turbogeneratoren

In Solarturmkraftwerken lassen sich Temperaturen von 800 bis 900 °C erreichen. Diese können sie, wenn sie salzbasiert arbeiten, nicht ausnutzen. Salz kann Temperaturen von ungefähr 400 °C maximal vertragen. Die sind aber zu niedrig, um Turbogeneratoren zu betreiben, die in großen Mengen in Serie für fossile Kraftwerke gebaut werden und deshalb kostengünstig sind. Turbogeneratoren, die mit niedrigeren Dampftemperaturen arbeiten, haben zum einen einen schlechteren Wirkungsgrad, zum anderen sind sie als Spezialanfertigung teurer. Aschespeicher können dagegen so stark aufgeheizt werden, dass sie Dampf mit einer Temperatur von 600 °C liefern. Darüber hinaus müssen Salzspeicher stets eine Grundwärme haben, damit das Salz nicht kristallisiert und die gesamte Anlage so erheblich beschädigt. Wenn die Sonne längere Zeit nicht scheint, muss das Salz also mit Fremdstrom beheizt werden. Dieses Manko trifft auf Aschespeicher nicht zu. Asche kann bis auf Umgebungstemperatur abkühlen, ohne dass die Anlage beschädigt wird. Die Aschespeicher müssen allerdings etwas größer sein als die Salzspeicher, weil die spezifische Wärmekapazität kleiner ist.

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Wie Wärmespeicher Lücken füllen

Sowohl in Salz- als auch in Aschespeichern wird Dampf oder Luft, die aus dem sogenannten Receiver kommt – das ist die Kammer, auf die die Spiegel die konzentrierten Wärmestrahlen der Sonne werfen –, durch geschlängelte Rohre geführt, die direkten Kontakt zum Wärmemedium haben und dieses aufheizen. Wenn die Sonne nicht scheint, kehrt sich der Prozess um: Luft beziehungsweise Wasser transportieren die Energie aus dem Speicher ab, um sie im Turbogenerator zur Stromerzeugung zu nutzen.

Es geht auch mit Beton und Felsen

Schon vor Jahrzehnten haben unter anderem deutsche Forscher an Wärmespeichern gearbeitet, die ohne Salz auskommen. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betrieb bereits Versuchsspeicher aus Beton in Stuttgart und Spanien, und Siemens Gamesa eine Anlage in Hamburg, in der Wärme in Felsbrocken gespeichert wurde. Salz behielt dennoch die Nase vorn, weil es bei gleichem Volumen sehr viel mehr Energie speichern kann. Vulkanasche könnte jetzt den Umschwung bringen.

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