Robert Klatt
Ein innovatives Kraftwerk kann durch die Kombination aus Sonnen- und Windkraft in der Wüste klimaneutral und effizient Strom produzieren.
Doha (Katar). Die Vereinigten Arabischen Emiraten (VAE) möchten bis 2050 keine CO₂-Emissionen mehr auszustoßen. Um das ehrgeizige Ziel zu erreichen, wurde kürzlich in der Nähe von Abu Dhabi eine Solaranlage mit einer Maximalleistung von zwei Gigawatt (GW) errichtet. Forscher der Qatar University und der Al Hussein Technical University haben nun ein System entwickelt, das durch die Kombination der Sonnen- und Windkraft in der Wüste bei Tag und bei Nacht Strom produzieren kann.
Laut der Publikation im Fachmagazin Energy Reports nutzt der innovative Turm dazu das Funktionsprinzip des Aufwindkraftwerks, das bereits 1903 konzipiert wurde. Das System gleicht einem umgekehrten Trichter, bei dem unter durch Sonnenlicht kalte Luft erhitzt wird. Anschließend sorgt der Kamineffekt dafür, dass die erwärmte Luft im Turm einsteigt und oben liegenden Turbinen antreibt, die Strom produzieren.
Die Forscher um Fares Almomani haben das Aufwindkraftwerk erweitert, indem sie nicht nur die aufsteigende, sondern auch die absinkende Luft zur Stromproduktion nutzten. Dies ist durch kühles Wasser möglich, das an der höchsten Stelle des Turms in die Luft gespritzt wird. Die gekühlte Luft sinkt dadurch in kleineren Türmen, die um den Aufwindturm angeordnet sind, ab und treiben weitere, kleine Turbinen an.
Laut Berechnungen der Wissenschaftler würde ein 200 Meter hoher Turm, dessen Solarkollektor zum Erwärmen der Sonnen- und Windkraft einen Durchmesser von 250 Metern hätte, in trockenen und heißen Wüsten pro Jahr etwa 753 MWh Strom produzieren. Davon entfielen etwa 350 MWh auf den zentralen Kaminturm und 400 MWh kleineren Türme an der Außenseite. Das Kraftwerk wäre damit rund zweimal so effizient wie ein herkömmliches Aufwindkraftwerk. Zudem könnte das System auch ohne Sonneneinstrahlung in der Nacht Strom produzieren.
Problematisch ist hingegen die permanente Wasserversorgung. In den meisten Wüstenregionen müsste das zum Betrieb nötige Wasser zum Kraftwerk gepumpt werden. Dies würde die Effizienz reduzieren.
Energy Reports, doi: 10.1016/j.egyr.2023.11.027
