Von November bis Februar ist "Winterschlaf": Das solarthermische Versuchskraftwerk des DLR kann an den kurzen Tagen keinen Strom erzeugen, weil die Sonneneinstrahlung dafür nicht ausreicht. Die Experten vom Institut für Solarforschung haben aber das ganze Jahr viel zu tun. Im Winter werten sie Versuche aus, bereiten Messkampagnen für die Sommermonate vor oder setzen bauliche Veränderungen am Solarturm um. "Wir optimieren den Kraftwerksbetrieb ständig, um die Technologie wettbewerbsfähig zu machen", erklärt Torsten Baumann. Der promovierte Ingenieur überprüft derzeit, ob die neuen Absperrklappen, die sein Team im Sommer in den Luftkreislauf eingesetzt hat, den nächtlichen Wärmeverlust der Anlage tatsächlich verringern können. Die DLR-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind Bindeglied zwischen Grundlagenforschung und industrieller Umsetzung. Zusammen mit Partnern aus der Industrie erproben sie immer wieder neue Komponenten und Verfahren. Ihre Erkenntnisse fließen direkt in die Konzeption zukünftiger kommerzieller Turmkraftwerke auf der ganzen Welt ein.
Mehr als 2.000 bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, lenken in Jülich die einfallenden Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 Meter hohen Solarturms. Dort werden die konzentrierten Strahlen von einem 22 m² großen Solarreceiver aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Die angesaugte Luft erhitzt sich dabei auf bis zu 700°C. Diese Wärmeenergie wird genutzt, um mit einer Turbine und einem Generator Strom zu erzeugen. Die Turmtechnologie ist vergleichsweise neu. Kommerzielle Kraftwerke sind erst seit wenigen Jahren an sonnenreichen Standorten in Betrieb. Um fossile Energiequellen wie Öl, Kohle und Gas ersetzen zu können, untersuchen die DLR-Forscher, wie sich Sonnenenergie noch wirtschaftlicher in Wärme und Strom umwandeln lässt. Torsten Baumann bereitet zurzeit zum Beispiel Experimente mit einem neuartigen Salzreceiver vor. Salz kann zwar nicht so stark erhitzt werden wie die bisher im Strahlungsempfänger verwendete Luft, nämlich nur auf knapp 560°C. Von dem neuen Material erhoffen sich die wissenschaftlichen Teams dennoch eine effizientere Wärmegewinnung, weil Salz im Vergleich zu Luft ein besseres thermisches Verhalten hat und die Wärme zudem speichern kann. Die Übertragung auf ein zusätzliches Speichermedium ist nicht mehr nötig.
Bis 2050 könnten laut Schätzungen der Internationalen Energieagentur IEA durch etwa 1.000 Gigawatt solarthermischer Kraftwerksleistung bis zu zwei Milliarden Tonnen CO2 weltweit jährlich eingespart werden. In puncto Nachhaltigkeit ist die Solarthermie anderen regenerativen Energien überlegen, weil die erzeugte Wärme speicherbar ist. Strom kann also auch erzeugt werden, wenn die Sonne nicht scheint. Umweltschonende Technik ist im DLR nicht nur bei der Energieversorgung ein zentrales Thema. In bundesweit 33 Instituten und Einrichtungen entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum Beispiel emissionsarme Triebwerke für Verkehrsflugzeuge, erforschen die Beseitigung von Weltraummüll und betreiben Umweltüberwachung zum Schutz der Atmosphäre. Alle Projekte haben eines gemeinsam: Talente aus unterschiedlichen Disziplinen ziehen an einem Strang, um die größten wissenschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit zu meistern.


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