DESERTEC legt los …

von Prof. Dr. Robert Pitz-Paal

Während in den Medien noch aufgeregt darüber diskutiert wird, ob der Bau solarthermischer Kraftwerke und der Export von Solarstrom aus der Wüste nach Europa überhaupt von diesen Ländern gewünscht wird, kann man die ersten Solarkraftwerke Nordafrikas bereits aus der Satellitenperspektive in Google Earth (Abb. 1) bewundern. Prof. Dr. Robert Pitz-Paal berichtet über hybride Solarkraftwerke und zeigt Potenziale auf, die diese Art von Kraftwerken gerade in Nordafrika bieten.

In Ain Beni Matar in der marokkanischen Provinz Jerada, ca. 80 km südlich von Oujda, wird in Kürze das erste hybride Parabolrinnenkraftwerk Nordafrikas mit einer elektrischen Gesamtleistung von 470 MW in Betrieb genommen. Ein Teil dieser Leistung (etwa 20 MWe) wird vom aus der Satellitenperspektive deutlich erkennbaren 180.000 m² großen Kollektorfeld bereitgestellt. Dies geschieht mithilfe verspiegelter „Rinnen“ in deren Brennlinie sich ein Rohr befindet (Abb. 2), durch das ein Spezialöl fließt. Dieses wird durch die 80-fach konzentrierte Solarenergie auf Temperaturen bis fast 400 °C erhitzt und im Kraftwerk zur Erzeugung von Wasserdampf verwendet. Der größere Anteil der Energie wird in diesem „Hybridkraftwerk“ mittels Erdgas bereitgestellt, das in einer Gasturbine zum Einsatz kommt. Die Abwärme dieser Gasturbine wird ebenfalls zur Dampferzeugung verwendet, der so wie auch der erzeugte Solardampf zum Antrieb einer nachgeschalteten Dampfturbine genutzt wird (Abb. 3).

Dieses Konzept basiert auf dem in der konventionellen Kraftwerkstechnik wegen seiner hohen Effizienz und geringen CO2-Emissionen geschätzten Gasund Dampfturbinen-Kombikraftwerk(GuD), in das hier solare Wärme eingespeist wird. Ähnliche hybride Solarkraftwerke sind zurzeit in Algerien und in Ägypten im Bau. Eine weltweite Projektübersicht zu solarthermischen Kraftwerken lässt sich in der Datenbank des internationalen Netzwerkes SolarPACES der Internationalen Energieagentur (IEA) http://www.nrel.gov/csp/solarpaces/ abrufen. Obwohl der Anteil der solaren Stromerzeugung in diesem Kraftwerk relativ gering ist, stellt diese Variante einen interessanten Einstieg in die Nutzung der solarthermischen Stromerzeugung in diesen Ländern dar. Sie liefert, wenn gewünscht, rund um die Uhr kostengünstig Strom mit sehr geringen CO2-Emissionen und erlaubt es gleichzeitig, die heute noch teuere Solartechnik mit den geringsten möglichen Zusatzkosten zu integrieren. Während nämlich in herkömmlichen solarthermischen Kraftwerken, wie sie zurzeit vor allem in Spanien und den USA gebaut werden, zusätzlich zu den Investitionen in das Kollektorfeld (und ggf. eines Energiespeichers) ein eigener Kraftwerksblock aufgebaut werden muss, ist es im marokkanischen Konzept lediglich notwendig, den Dampfkreislauf des GuD-Kraftwerks etwas größer zu dimensionieren, um den Solardampf nutzen zu können, was nur zu relativ geringen Mehrkosten führt. Solange die verwendete Solartechnik also noch teurer ist als die konventionelle fossile Energieerzeugung, lassen sich auf diese Weise die notwendigen Subventionen minimieren. Dies ist für die Akzeptanz dieser Technik in diesen Ländern entscheidend. Denn verständlicherweise haben die sich in der Entwicklung befindliche Länder Nordafrikas anderen Prioritäten, als die Lernkurven der erneuerbaren Stromerzeugungstechnologien zu finanzieren, insbesondere solange als Hauptargument der Klimaschutz herangeführt wird, für dessen Bekämpfung die Verantwortung und damit die Übernahme der damit verbundenen finanziellen Lasten vor allem bei den Industrienationen gesehen werden. Dies hat auch die Weltbank erkannt und die „solaren“ Mehrkosten dieses Projekts mit etwa 50 Mio. US$ bezuschusst. Damit haben Projekte wie in Ain Beni Matar in Bezug auf DESERTEC eine besondere Bedeutung. Es geht nicht alleine um eine Klimaschutzmaßnahme, sondern das Projekt dient auch dazu, Vertrauen und Akzeptanz in diese neue Technik zu schaffen, ohne diese Länder gleichzeitig finanziell zu überfordern. Erst wenn nachgewiesen werden kann, dass die Technik auch in der Wüste zuverlässig funktioniert, dass Teile der Wertschöpfung sich auch in den Ländern des Sonnengürtels generieren lassen und – am allerwichtigsten – dass es eine klare Perspektive zur Kostensenkung gibt, sind ein breiteres, auch finanzielles Engagement dieser Länder und damit der zügige Ausbau dieser Technik vorstellbar.

Dies ist dann vor allem ökonomisch motiviert, nämlich als Investition in eine Technik, die bei weiter steigenden Brennstoffpreisen in absehbarer Zeit die kostengünstigste Art und Weise darstellt, Strom nach Bedarf bereitzustellen. Dann werden auch die „reinen“ Solarkraftwerke, die ihre Flexibilität durch die Verwendung kostengünstiger Energiespeicher jüngst in Spanien demonstriert haben und ohne Gaszufeuerung auskommen können, zum Einsatz kommen. Der Export von Solarstrom, wie von DESERTEC geplant, könnte diese Entwicklung unterstützen. Die Industrienationen Europas hätten damit einen direkten Anreiz, ähnlich wie bei anderen in Europa genutzten erneuerbaren Energien, die in der noch etwa 10–15 Jahre dauernden Lernphase anfallenden Zusatzkosten mitzufinanzieren.

Sie sind aufgrund der viel besseren Strahlungsbedingungen in Nordafrika deutlich geringer, als eine entsprechende Entwicklung in Europa voranzubringen. Europa profitiert damit nicht nur von der CO2-armen Stromerzeugung, sondern kann sich auch technologisch in diesem neuen Markt positionieren. Denn eines ist für die in die DESERTEC Industrial-Initiative engagierten Großunternehmen klar. In dem Moment, in dem das Ziel erreicht wird, in der Wüste wettbewerbsfähigen Strom bereit zustellen, ist der Markt für solarthermische Kraftwerke im schnell wachsenden Energiemarkt Nordafrikas und anderer Gebiete im Sonnegürtel der Welt um ein Vielfaches größer als die avisierten 15 % des europäischen Strombedarfs, die man bis 2050 nach Europa exportieren möchte. Um diesen Prozess weiter voranzutreiben, hat der Clean Technology Fund der Weltbank weitere 750 Mio. US$ für den Bau von solarthermischen Kraftwerken in Nordafrika zur Verfügung gestellt und hofft, damit Investitionen von mehr als 4 Milliarden US$ zu hebeln. Dies ist ein wichtiger Beitrag, die Akzeptanz der Technik weiter zu erhöhen und die Kosten zu senken, er wird alleine aber nicht ausreichen.

Der Bau von Hochspannungsnetzen wird sicher noch eine geraume Zeit in Anspruch nehmen, alleine wenn man sich die notwendigen Genehmigungszeiten vor Augen hält. Daher erscheint es umso wichtiger, schon jetzt weitere Instrumente zu identifizieren, die die Entwicklung dieser Technik in dieser Region unterstützen, ohne dass der Strom physikalisch nach Europa fließen muss. Um diese zu entwickeln und umzusetzen, hat die Politik mit dem Mediterranen Solar Plan (MSP) im vergangenen Jahr einen Rahmen geschaffen. Es beleibt zu wünschen, dass die Beteiligten nach den politischen Absichtserklärungen auch vor einem weiteren finanziellen Engagement nicht zurückschrecken.

robert.pitz-paal@dlr.de