„Solarthermische Großkraftwerke können einen Beitrag zur nachhaltigen Entwicklung des Energiesystems leisten.“ - Interview mit Manfred Fischedick, Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH

Photovoltaik ist nicht die einzige Möglichkeit, Strom aus Sonnenenergie zu gewinnen.  Solarthermische Kraftwerke sind eine Alternative. Sie können sogar weitaus mehr Strom erzeugen als große Solarparks. Wie sie funktionieren, was bislang einer stärkeren Nutzung dieser Technologie im Weg steht und welches Potential sie hat, erläutert Manfred Fischedick im ECOreporter-Interview. Er ist Vizepräsident des Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie GmbH und Professor an der Fakultät für Wirtschaftswissenschaften (Schumpeter School of Business and Economics) an der Bergischen Universität Wuppertal.

ECOreporter.de: Wie funktionieren solarthermische Großkraftwerke? Wie ausgereift ist die Technologie und wer kann sie umsetzen?

Manfred Fischedick:  Es bestehen verschiedene Technologiepfade solarthermischer Kraftwerke (CSP). Grundsätzlich erfolgt jedoch immer die Bündelung der Solarstrahlung mittels Spiegel auf einem Absorber. Im Absorber erfolgt die Erhitzung eines Wärmeträgermediums (abhängig vom Technologiepfad), das über einen Wärmetauscher zur Erzeugung von Wasserdampf herangezogen wird. Hiermit erfolgt anschließend der Betrieb einer Dampfturbine und des damit verbundenen Stromgenerators. Derzeit bildet der Technologiepfad der Parabolrinnenkraftwerke das dominierende Design. Die Technologie ist weit erprobt und erste Kraftwerke werden bereits seit den 1980er Jahren in den USA betrieben. Dieser Technologiepfad kann zudem mit einem thermischen Speicher gekoppelt werden, wodurch die Betriebsmöglichkeit eines CSP-Kraftwerkes auch nach Sonnenuntergang bzw. auf Anforderung ergibt. Der Technologiepfad des Solarturms weicht in einigen Spezifikationen hiervon ab, Heliostaten, d.h. Spiegel bündeln hier Sonnenlicht auf einem zentralen auf einem Turm installierten Receiver. Die grundsätzliche Funktionsweise in der Konzentration der Solarstrahlung und der Erhitzung eines Wärmeträgermediums ist jedoch bei beiden Technologiepfaden ähnlich.
Aufgrund der Speicherbarkeit thermischer Energie stellen solarthermische Kraftwerke einen Mehrwert in Bezug auf die Stabilität des Energiesystems dar. Die Technologie lässt sich allerdings nur an geeigneten Standorten mit einer hohen solaren Direkteinstrahlung realisieren, wodurch deren Umsetzung sich insbesondere in ariden und wüstenartigen Regionen anbietet. Hierbei zeigen insbesondere die Länder Nordafrikas und des Mittleren Ostens (MENA), Südafrika, Teile der USA, Chile, Indiens und China besonderes Potenzial. Dies sind alles Regionen, die durch einen zukünftig weiter wachsenden Strombedarf gekennzeichnet sind.

ECOreporter.de: Welche Rolle spielen solarthermische Großkraftwerke derzeit in den Energiemärkten? Wie hat sich der Ausbau entwickelt?

Fischedick:  Insbesondere in den vergangen zehn Jahren erfuhr die Technologie erheblichen Auftrieb in der Umsetzung, wobei sich die Märkte USA und Spanien herauskristallisierten. Infolge der Finanzkrise und einer Änderung der regulatorischen Rahmenbedingungen in Spanien hat sich die Umsetzung der Kraftwerke dort stark verlangsamt. Länder wie die USA oder Marokko haben sich allerdings auch in den vergangen Jahren als vielversprechende Märkte hervorgetan. Derzeit wird beispielsweise in Ouarzazate in Marokko ein Projekt verwirklicht. Es handelt sich dabei um das Projekt Noor I mit 160 Megawatt (MW) installierter elektrischer Leistung. Die Ausweitung dieses Kraftwerkskomplexes auf über 500 MW ist für die nächsten Jahre bereits fest geplant. Zahlreiche weitere Länder haben zudem konkrete Zielsetzungen für die Technologieeinführung formuliert.

ECOreporter.de: Warum sind bislang weltweit nur wenige solarthermische Großkraftwerke im Einsatz? Was steht einem stärkeren Ausbau im Weg?

Fischedick:  Im Vergleich zur Photovoltaik und der Windenergie ist der Entwicklungsstand der solarthermischen Kraftwerkstechnik weniger weit fortgeschritten. Mit der verstärkenden Umsetzung weiterer Projekte wird die Marktdurchdringung allerdings an Dynamik gewinnen (Multiplikatoreffekte), wodurch es auch zur weiteren Kostensenkung der Technologie kommen wird. Die Kosten bilden derzeit eine große Hürde, da die Technologie verglichen zu anderen erneuerbaren Energien vergleichsweise teuer ist. Daher bedarf es in der Anfangsphase fördernder Rahmenbedingungen für die Technologie von Seiten der Politik, um die Marktdurchdringung  zu verbessern und die Technologie über weitere Innovationen langfristig wettbewerbsfähiger zu machen. Aufgrund der zunehmenden Einspeisung fluktuierender Stromerzeugung werden zukünftig Aspekte wie die Speicherbarkeit und die damit einhergehende stabilisierende Wirkung auf das Energiesystem in der Entscheidungsfindung mehr Bedeutung erlangen.

ECOreporter.de: Was spricht für den verstärkten Einsatz solarthermischer Großkraftwerke? Welches Zukunftspotential sehen Sie für diese Technologie?

Fischedick:  Wie bereits aufgezeigt, liegt der große Vorteil der Technologie in der Speicherbarkeit und der damit einhergehenden stabilisierenden Wirkung auf das Energiesystem. Gerade bei steigenden Anteilen erneuerbarer Energien im System wird dies zukünftig von Bedeutung sein. Daher bietet die Technologie insbesondere einen wertvollen Beitrag im Bereich der Abdeckung der Grundlasten. Erneuerbare Energien wie die Photovoltaik sind bezogen auf die Investition zwar günstiger, benötigen allerdings auch Investitionen in eine Backup-Kapazität zum Ausgleich von Fluktuationen. Darüber hinaus gibt es bei solarthermischen Kraftwerken die Möglichkeit der Ausschöpfung von Synergieeffekte, die das Anwendungspotential zukünftig erhöhen dürften. Dies gilt insbesondere für die Verknüpfung mit thermischen Meerwasserentsalzungsanlagen. Gerade in den für solarthermische Kraftwerke geeigneten Regionen ist zukünftig mit einer stark zunehmenden Nachfrage nach Wasser zu rechnen.

ECOreporter.de: Für welche Regionen sind solarthermische Großkraftwerke eine wirtschaftlich sinnvolle Option der Energieversorgung? Gibt es vorbildliche Finanzierungsmodelle?

Fischedick:  Wie bereits aufgezeigt eigenen sich CSP-Kraftwerke nur für bestimmte Regionen in der Welt mit hoher direkter Solarstrahlung. Die dort vorherrschenden Bedingungen bilden eine grundlegende Voraussetzung für einen wirtschaftlich sinnvollen Betrieb der Anlagen. Studien der sogenannten Desertec Industrial Initiative haben gezeigt, dass unter bestimmten Voraussetzungen CSP-Kraftwerke in einem EU-MENA Energieverbund nicht nur für die MENA-Region selber sinnvoll wären, sondern sich auch durchaus für Europa als vorteilhaft zeigen würden. Grundvoraussetzung ist aber zunächst einmal die Abdeckung der wachsenden Bedürfnisse nach einer sicheren Stromversorgung vor Ort, bevor ein Einstieg in den Stromexport gewählt wird. Zukünftig werden in der Umsetzung sicherlich private Investitionen weiter an Bedeutung gewinnen. Die heutigen Anlagenkonzepte sind alle mit Unterstützung öffentlicher Fördermittelgeber und über zinsgünstige Kredite realisiert worden.

ECOreporter.de: Seit den Querelen bei Desertec und der Pleite von Solar Millennium ist es in Deutschland still geworden um solarthermische Großkraftwerke. Verpassen deutsche Unternehmen und Investoren hier eine Chance?  

Fischedick:  Die deutsche Industrie zählt noch immer zu den führenden Anbietern bei zentralen Komponenten solarthermischer Kraftwerke (z.B. Spiegel). Dazu kommen insbesondere auch die Kompetenzen aus dem traditionellen Kraftwerksbau zum Tragen, da jenseits des Solarfeldes die Kraftwerke im Power Block auf bestehende Technologien zurückgreifen. Zudem beschäftigen sich deutsche Forschungseinrichtungen mit dem zentralen Forschungsbedarf in enger Zusammenarbeit mit den Technologieanbietern.

ECOreporter.de: Herr Fischedick, wir danken Ihnen für Ihre Antworten.