Die etwas sperrige Bezeichnung Parabolrinnenkraftwerk beschreibt den optischen Auftritt dieser Solarkraftwerke. Halbrunde Parabolspiegel bilden auf einer Länge zwischen zwanzig und 150 Metern eine rinnenförmige Einheit. Die Wölbung der Spiegel bündelt das eingefangene Sonnenlicht auf ein Absorberrohr, das die Strahlungsenergie aufnimmt. Die Neigung der Spiegel wird dem Sonnenverlauf nachgeführt, um die Ausbeute zu maximieren. Im Absorberrohr zirkuliert eine Wärmeträgerflüssigkeit, die über einen Wärmetauscher Dampf erzeugt und damit Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.

Funktionsweise: Stromgewinnung in sonnenreichen Regionen

Ein Parabolrinnenkraftwerk zielt auf eine möglichst effiziente Stromgewinnung in sonnenreichen Gebieten. Die Wärme aus dem Absorberrohr nimmt dabei den Umweg über ein angeschlossenes Dampfkraftwerk, in dem der erzeugte Dampf Turbinen antreibt. Für den mitteleuropäischen Privatgebrauch ist die Technik keine Alternative, da sie große Flächen und intensive, direkte Sonnenstrahlung benötigt. Kraftwerke dieser Art gibt es in nennenswerter Zahl vor allem in den sonnenreichen Regionen der USA und in Spanien, einzelne Anlagen zudem in Nord- und Südafrika sowie in der Golfregion. Das bekannte, mittlerweile aber eingestellte Wüstenprojekt Desertec setzte auf diese Technik.

Vor- und Nachteile nach heutigem Stand

Die Vorteile eines Parabolrinnenkraftwerks zeigen sich dort, wo viel Fläche unter permanent starker Sonnenstrahlung zur Verfügung steht. Dann liefern selbst Ausbeutungsgrade von knapp 15 Prozent wirtschaftlich interessante Wärme- und damit Strommengen. Muss die Anlage jedoch durch andere Energieträger ergänzt werden, verliert sie ihren Vorteil. Der zentrale Nachteil ist die starke Abhängigkeit von Menge und Intensität des Sonnenlichts: Im durchschnittlichen mitteleuropäischen Klima ist die Technik auch in großer Dimensionierung nicht rentabel. Die verwandten Solarturmkraftwerke erreichen bessere Wirkungsgrade und lassen sich auch in mittelmäßig besonnten Regionen sinnvoll einsetzen.

Abgrenzung zur Photovoltaik

Ein wichtiger Unterschied zur Photovoltaik: Ein Parabolrinnenkraftwerk benötigt mehr Fläche und ein deutlich höheres Maß an direkter Sonneneinstrahlung. Photovoltaikanlagen gewinnen auch aus diffusem Licht noch begrenzt Energie, was den paraboloiden Anlagen nicht gelingt. Für Hausbesitzer in Mitteleuropa ist daher die Photovoltaik oder die Solarthermie die passende Technik, während das Parabolrinnenkraftwerk eine Lösung für den großtechnischen Einsatz in Wüstenregionen bleibt. Für das eigene Dach spielt es damit keine praktische Rolle, ist aber für das Verständnis der solaren Stromerzeugung im großen Maßstab aufschlussreich.

Entwicklung und Ausblick

Sollte die Forschung eine direkte Stromproduktion in den Absorberrohren ermöglichen, könnte sich die Bilanz verbessern. Beobachtenswert sind verwandte Bauformen: Bei sogenannten Fresnelkollektoren wird auf gewölbte Spiegel verzichtet, was den Aufwand bei ähnlicher Ausbeute senkt. Runde Parabolspiegel und Sonnenöfen mit ausgeklügelten Spiegelsystemen eröffnen weitere Möglichkeiten, Wärme und Strom aus Solarenergie zu gewinnen. In der Entwicklungshilfe sind mobile Parabolspiegel bereits im Einsatz, etwa zum Antrieb eines Stirlingmotors für die lokale Stromversorgung oder zur Destillation von Trinkwasser aus Salz- oder Brackwasser.

Solarthermische Kraftwerke im Überblick

Das Parabolrinnenkraftwerk gehört zur Familie der solarthermischen Kraftwerke, die Sonnenlicht bündeln, um Wärme und daraus Strom zu erzeugen. Neben der Parabolrinne gibt es weitere Bauformen. Solarturmkraftwerke nutzen ein Feld beweglicher Spiegel, die das Licht auf einen zentralen Turm konzentrieren und dort sehr hohe Temperaturen erreichen. Fresnelkraftwerke verwenden flache, nachgeführte Spiegelstreifen statt gewölbter Rinnen und sind konstruktiv einfacher. Alle diese Kraftwerke benötigen intensive, direkte Sonneneinstrahlung und kommen daher vor allem in Wüstenregionen zum Einsatz.

Bedeutung für die Energiewende

Ein Vorteil solarthermischer Kraftwerke gegenüber der Photovoltaik ist die Möglichkeit, die gewonnene Wärme zwischenzuspeichern, etwa in Salzspeichern, und so auch nach Sonnenuntergang noch Strom zu erzeugen. Damit können sie in sonnenreichen Ländern einen Beitrag zu einer planbaren, erneuerbaren Stromversorgung leisten. In Mitteleuropa dagegen sind Photovoltaik und Windkraft die tragenden Säulen der Stromerzeugung, während solarthermische Kraftwerke hier keine Rolle spielen. Für Hausbesitzer bleibt das Parabolrinnenkraftwerk daher ein Thema des Allgemeinwissens, nicht der eigenen Energieversorgung.

Fazit

Das Parabolrinnenkraftwerk ist ein faszinierendes Beispiel für die großtechnische Nutzung der Sonne: Über gebogene Spiegel wird das Licht gebündelt, in Wärme und schließlich in Strom umgewandelt. Seine Stärke spielt es nur in sehr sonnenreichen Regionen mit viel Fläche aus, während es für den mitteleuropäischen Privatgebrauch nicht geeignet ist. Für das eigene Haus sind Photovoltaik und Solarthermie die passenden Techniken. Das Parabolrinnenkraftwerk bleibt damit ein Baustein der weltweiten Stromerzeugung aus Sonnenenergie, nicht der privaten Wärmeversorgung.

Für Deutschland bleibt festzuhalten: Wer mit Solarenergie heizen oder Strom erzeugen möchte, ist mit Photovoltaik und Solarthermie auf dem eigenen Dach gut beraten. Das Parabolrinnenkraftwerk zeigt dagegen, wie sich Sonnenenergie im großen Maßstab und unter idealen klimatischen Bedingungen in Strom umwandeln lässt, und ergänzt so das Verständnis der verschiedenen Wege der Solarenergienutzung.

Interessant ist die Technik auch für die Forschung: An der Weiterentwicklung solarthermischer Kraftwerke und ihrer Wärmespeicher wird international gearbeitet, um erneuerbaren Strom auch nachts und bei geringer Sonneneinstrahlung planbar bereitstellen zu können. Für die Wärmeversorgung des eigenen Hauses bleiben jedoch Photovoltaik, Solarthermie und Wärmepumpe die entscheidenden Bausteine.