Parabolrinnenkraftwerk

DESERTEC-Konzept:
Die Bezeichnung "DESERTEC" setzt sich zusammen aus Teilen der Wörter "desert" (Wüste) und "technic" ("Technik") und bezeichnet ein Konzept, das reiche Angebot an Solarenergie aus den Wüsten der MENA-Region (Middle East & North Africa) zu nutzen. Mit Solarthermiekraftwerken, vor allem Parabolrinnenkraftwerken, soll soviel Ökostrom erzeugt werden, dass diese Region komplett mit Strom versorgt und außerdem die Meerwasserentsalzung mittels Strom beträchtlich ausgeweitet werden kann. Überschüssiger Strom soll mittels Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) nach Europa exportiert werden.
  

Desertec Industrial Initiative (DII):
Am 13.07.09 haben 12 Konzerne aus der Energie- und Finanzbranche [1] unter Führung des Rückversicherers Münchener Rück die "Desertec Industrial Initiative" (DII) gegründet mit dem Ziel, das Desertec-Konzept in die Praxis umzusetzen. Aus Deuschland beteiligen sich 9 Konzerne, darunter Siemens, RWE, E.ON, Schott Solar und Deutsche Bank. Ab 2020 soll der Solarstrom aus den Wüsten ("Wüstenstrom") ins Netz eingespeist werden, bis 2050 soll das HGÜ-Stromnetz soweit ausgebaut werden, dass etwa 15 % des EU-Stromverbrauchs durch Stromimport aus der MENA-Region abgedeckt werden kann. Der Investitionsbedarf in den nächsten 40 Jahren wird auf insgesamt 400 Mrd. Euro geschätzt, darunter 50 Mrd. für den Ausbau des Stromnetzes.
  

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TREC-Initiative:
Das DESERTEC-Konzept basiert auf der umfassenderen TREC-Initiative (TREC = Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation): TREC zielt auf eine integrierte Vollversorgung der EU-MENA-Region [2] mit Strom aus einer Vielzahl von Ökostromquellen in dieser Region, die über ein Hochleistungsnetz (Supergrid) verbunden werden, z.B. Windkraft aus Nord-/Ostsee und von der Atlantikküste, Solarstrom aus den Wüsten Nordafrikas und Saudi-Arabiens, Geothermie aus Island, Biomasse aus Europa, Wasserkraft aus Skandinavien. Die weite geografische Streuung und die Unterschiedlichkeit der Stromquellen sorgen für Ausgleich des regional teils stark schwankenden Ökostrom-Aufkommens. Zusammen mit den immensen Stromspeicherkapazitäten der Wasserkraft in Skandinavien bietet das TREC-Konzept Versorgungssicherheit, d.h. das ganze Lastspektrum von der Grundlast über Mittellast bis zur Spitzenlast wird vollständig nur mit Ökostrom abgedeckt. Die dazu erforderlichen Technologien, z.B. Solarrinnen-Kraftwerke und HGÜ-Stromtrassen, haben sich bereits seit Jahren in der Praxis bewährt. Auch die technische und wirtschaftliche Machbarkeit im großen Maßstab wurde u.a. durch zwei DLR-Studien aus den Jahren 2004-2006 belegt: „MED-CSP“ und „TRANS-CSP".
   

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ISET / Gregor Czisch:
Parallel zum DLR haben Forscher am ISET (Uni Kassel), vor allem Gregor Czisch, ein Konzept entwickelt, das zusätzlich zur EU-MENA-Region noch das Gebiet Nordwest-Sibirien mit seinem reichen Windenergie-Potenzial einbezieht. Czisch unterteilte den Großraum von Island im Nordwesten, Senegal im Südwesten, Saudi-Arabien im Südosten und Nordwest-Sibirien im Nordosten in 19 Teilregionen, die über HGÜ-Stromtrassen vernetzt werden (Supergrid). Mit einem Optimierungsprogramm, das umfangreiche und vielfältige Daten (u.a. Potenzial und Marktpreise der verschiedenen Ökostromarten, Eigen-Stromverbrauch, Stromnetzkosten) aus jeder Teilregion bewertet und zu einem optimalen Mix kombiniert, zeigt Czisch aktuell, dass eine sichere Versorgung im gesamten Großraum allein mit Ökostrom zu ca. 4,65 Ct/kWh machbar ist. Laut Czisch setzt sich der optimale Energiemix wie folgt zusammen: 2/3 Windenergie (zu großen Teilen aus Afrika), 17 % Biomasse, 15 % Wasserkraft und nur 2 % Solarthermie. Ein Hauptgrund für den geringen Solarthermie-Anteil in dem optimierten Energiemix ist, dass die Solarthermie-Technologien (z.B. Parabolrinnen-Kraftwerke) im Vergleich zu den anderen Ökostromarten bis auf Weiteres noch zu teuer sind [3].
  

Im folgenden soll untersucht werden, ob das DESERTEC-Konzept einen sinnvollen Beitrag zu einer nachhaltigen Energieversorgung leistet und die Energiewende voranbringt.
  

Wüstenstrom als Erneuerbare Enegie:
Solarstrom aus den Wüsten (sog. "Wüstenstrom") ist eine erneuerbare Energie, deren Ausbau-Potenzial sehr groß ist. Außerdem sind Wüsten breit über die Erde gestreut, so dass viele mögliche Standorte für Solarkraftwerke vorhanden sind. Allerdings müssen die Reflektoren (Spiegel oder Parabolrinnen) häufig von Sand und Staub gesäubert werden, wozu großvolumig Wasser nötig ist, was die Standorte in den Wüsten wieder einschränkt, wenn das Waschwasser nicht über weite Strecken z.B. mittels Kanälen oder Pipelines herangeführt werden soll. Die bisher realisierten oder geplanten Kraftwerke beschränken sich alle auf Standorte mit Wasser in der Nähe (s.u. Abschnitt: Planung / Ausbau).
Wüstenstrom könnte also für viele Länder bzw. Regionen zum Eckpfeiler einer zukunftsfähigen Energieversorgung werden. Das DESERTEC-Konzept, die MENA-Staaten mit Solarstrom zu versorgen und später ggf. überschüssigen Strom nach Europa zu exportieren, folgt also Kernelementen der Energiewende, weist allerdings bei genauerer Analyse Nachteile auf, so dass alternative Konzepte sich als effektiver erweisen.
  

Versorgungssicherheit:
Manche Kritiker von DESERTEC verweisen auf die wachsende Gefahr von politischer Instabilität [4] oder terroristischen Anschlägen auf die geplanten Solaranlagen in den Wüsten oder auch auf die Stromtrassen und plädieren stattdessen für die angeblich sichere und unterm Strich auch preiswertere Solarenergie von heimischen Dächern. Selbst wenn Strom aus Photovoltaik (PV) in den nächsten Jahren deutlich preiswerter und seine Menge vervielfacht werden sollte, so fehlt er nachts und bleibt wetterbedingt in Deutschland so volatil, dass er immer wieder tagelang zu weit über 90 % durch andere Kraftwerke ausgeglichen werden müsste. Solange Stromspeicherung im großen Umfang und Ausgleich über großräumige Verbundnetze (Supergrid) nicht realisiert sind, ist der heimische PV-Strom also keine Alternative zum Wüstenstrom, der rund um die Uhr das ganze Jahr über weitestgehend gleichbleibend (Grundlast) zur Verfügung steht.

Die Gefahr von politischer Instabilität oder Terrorangriffen ist allerdings ein schwerwiegendes Gegenargument, das nicht nur nicht entkräftet sondern im Gegenteil verstärkt wird durch den oft eingewendeten Hinweis, auch bei Erdöl und Erdgas sei die Energieabhängigkeit von problematischen Ländern sehr hoch. Ein vorrangiges Ziel nachhaltiger Energieversorgung ist ja gerade die Erhöhung der Versorgungssicherheit. Die Hoffnung, im Zuge des Ausbaus der Solarkraft würden sich die Staaten der MENA-Region entwickeln und dadurch auch politisch stabilisieren, könnte sich durch den sog. "Fluch der Rohstoffe" als unrealistisches Wunschdenken erweisen.
   

Stromkosten:
Terroranschläge würden Investoren abschrecken und damit die - im Vergleich zu Strom aus Windenergie und Biomasse - hohen Kosten von Solarthermiestrom weiter steigern. Warum blendet die DII die viel preiswertere und ebenfalls sehr ergiebige Windenergie in den MENA-Staaten völlig aus? Warum greift die DII nur einen Teil der TREC-Initiative auf, die alle Ökostromarten einbezieht und die gesamte EU-MENA vernetzt, wodurch mögliche Stromausfälle in MENA besser ausgeglichen und die Kosten durch optimalen Mix verringert werden könnten? Spekulieren die an der DII beteiligten Konzerne darauf, zunächst am teuren Anlagenbau kräftig zu verdienen und die später dann überhöhten Kosten des Solarthermiestroms in einem weiterhin durch Oligopole bestimmten Strommarkt auf die Verbraucher abwälzen zu können?
  

Energiewende:
Manche Kritiker sehen in den hohen DESERTEC-Kosten (400 G€ bis 2050) die Gefahr, dass in der Folge zu wenig in Energieeffizienz und Energiesparen investiert wird, die beide die Energiewende weitaus effektiver und vor allem schneller befördern als Wüstenstrom, der erst ab frühestens 2020 nach Europa exportiert werden kann. Bis dahin sollte der CO2-Ausstoß der EU-Länder laut WBGU-Szenarien bereits halbiert sein, soll die Klimaerwärmung auf 2 °C  eingebremst werden. Daran gemessen kommt DESERTEC also viel zu spät. Langfristig kann Wüstenstrom jedoch im Rahmen umfassender Verbundsysteme (z.B. Gregor Czisch) einen wichtigen Beitrag leisten.
  

Grob-Planung:
Bis 2050 soll ca. 15 % des EU-Stromverbrauchs durch Stromimport aus der MENA-Region gedeckt werden. Der Investitionsbedarf bis 2050 wird auf insgesamt 400 Mrd. Euro geschätzt, darunter 50 Mrd. für den Ausbau des Stromnetzes, u.a. die Installation von neuen HGÜ-Stromtrassen, die einen vergleichsweise kostengünstigen und verlustarmen Stromtransport über große Entfernungen ermöglichen.
  

Anbindung an das Stromnetz Europas:
Zwei Kabel mit einer Leistung von zusammen 1400 MW von Marokko durch die Straße von Gibraltar nach Spanien sind bereits verlegt und verknüpfen Marokko mit dem Verbundnetz in Europa, das aber noch ausgebaut werden muss, um einen nennenswert erhöhten Stromtransport von Süd nach Nord zu ermöglichen.
  

Marokko:
2012 soll der Aufbau des dann weltgrößten Solarkraftwerks (500 MW, 1 G€) bei Quarzazate beginnen. Die dortige Sonneneinstrahlung zählt mit 2.635 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²a) zu den weltweit höchsten. Die Versorgung mit Wasser erfolgt durch den 10 km entfernten Stausee El Mansour Eddahbi.
Bis 2020 soll eine Solarstromleistung von 2000 MW auf 10.000 Hektar Solarfläche, verteilt auf 5 Standorte, installiert werden. Hinzukommen sollen weitere 2000 MW Windstrom aus Windparks an der windreichen Atlantikküste.
Bisher gilt Marokko als vergleichsweise politisch stabil. Ob das vor dem Hintergrund der Revolten in anderen arabischen Ländern so bleiben wird, kann aktuell (Stand Feb.2011) kaum eingeschätzt werden.
  

Ägypten:
Das erste Solarkraftwerk bei Kuraymat (29.278611,31.248889, 105 km südlich von Kairo, Wasserversorgung durch den 2 km entfernten Nil; Solareinstrahlung 2400 kWh/m²a) wurde Ende 2010 in Betrieb genommen und ist ein Hybrid-Kraftwerk (Solarthermie + Erdgas, Kosten: 250 Mio.€). Von den insgesamt 150 MW Leistung werden nur 25 MW und auch nur tagsüber aus einem 13 ha Parabolrinnen-Solarfeld erzeugt, der große Rest durch Gasverstromung. Kritiker der Hybrid-Anlage befürchten, dass die Rückstände aus der Gasverbrennung das Solarfeld verstärkt - neben dem üblichen Staub und Sand - verschmutzen, so dass der unvermeidbare Wasserverbrauch für die Kühlung durch vermehrte Wäsche erhöht wird. Zwar fließt der Nil in wenigen Kilometern Entfernung, die Wasserentnahme ist aber im von Wassermangel bedrohten Ägypten generell ein sehr kritischer Faktor. [5]
Das Hybrid-Kraftwerk ist (noch) nicht offiziell Teil der DESERCTEC-Initiative. [6]
Die Stromeinspeisung ins Netz sollte Anfang 2011 beginnen. Im Verlaufe der Revolte gegen das Mubarak-Regime wurden Anfang Februar 2011 die Mitarbeiter abgezogen. Der weitere Werdegang des Solarkraftwerks ist einstweilen unklar.

1. ABB: Schweiz, Anlagenbau
2. ABENGOA Solar: Spanien, Solartechnologie  
3. Cevital: Algerien, größter Privatkonzern, Nahrungsmittelkonzern
4. Deutsche Bank: Deutschland, Finanzkonzern
5. E.ON: Deutschland, Energiekonzern 
6. HSH Nordbank: Deutschland, Finanzkonzern
7. MAN Solar Millennium: Deutschland, Gemeinschaftsunternehmen von MAN Ferrostaal und der Solar Millennium AG, Projektentwicklung und Finanzierung von Solarthermie-Großkraftwerken
8. Münchener Rück: Deutschland, weltweit größter Rückversicherer 
9. M+W Zander: Deutschland,   Produktionskomplexe/ Produktionsanlagen
10. RWE: Deutschland,  Energiekonzern
11. SCHOTT Solar: Deutschland,   Solartechnologie, Parabolrinnen-Kraftwerke
12. SIEMENS: Deutschland,  Technologien für Kraftwerke und Stromübertragung