Solar-Stirling

10-kW-Dish-Stirling-Anlage in Spanien

In Solar-Stirling-Anlagen wird solarthermische Energie mit einem Stirlingmotor in mechanische Energie umgewandelt. Damit wird in der Regel in einem direkt angekoppelten Generator elektrische Energie erzeugt.

Solar-Stirling-Anlagen – wegen des schüsselförmigen Spiegels auch Dish-Stirling-Anlagen genannt – erreichen mit einem elektrischen Generator einen Wirkungsgrad von durchschnittlich etwa 20 %, womit sie, allerdings bei großem Aufwand, einen etwas besseren Wirkungsgrad der Stromerzeugung haben als Photovoltaik-Anlagen. Das ergab ein Experiment in Frankreich^[1]. Mit einem Parabolspiegel von 8,5 m Durchmesser (Fläche 56,7 m²) wurde eine Nettoleistung von 9,2 kW erzielt, das entspricht einem Wirkungsgrad von 16 %. Mit modernen Technologien, etwa einer magnetischen Entkopplung der Kolben vom Abtrieb, kann der Wirkungsgrad (und die Lebensdauer) einer Solar-Stirling-Anlage jedoch auch noch deutlich gesteigert werden; ein Wirkungsgradweltrekord von 29,4% aus dem Jahr 1984 hatte lange Bestand, bevor er am 31. Januar 2008 von einer Serie-3-Anlage des US-Herstellers Stirling Energy Systems mit einem Wirkungsgrad von 31,25% gebrochen wurde.^[2]

Derartige Steigerungen des Wirkungsgrades haben diese Anlagen in letzter Zeit zu einer sehr ernsthaften Konkurrenz für photovoltaische Anlagen werden lassen.

Stirling Energy Systems baut deswegen zurzeit in San Bernardino County in der amerikanischen Mojave-Wüste an ihrem Projekt Solar One, einer Anlage mit vorerst 20.000 Stirling Solar Dish Einheiten mit einer Leistung von insgesamt 500 Megawatt. Später soll die Anlage auf 34.000 Einheiten mit einer Gesamtleistung von 850 Megawatt erweitert werden.^[2]

Solar-Stirling-Anlagen können auch bei Bewölkung oder nachts betrieben werden, indem andere Wärmequellen, wie zum Beispiel die Verbrennung von Erdgas, eingesetzt werden. Weitere Anwendungen von Solar-Stirling-Anlagen könnten solare Kühlung oder Meerwasserentsalzung oder der Antrieb von Pumpen sein.

Auch Mischformen zwischen Dish-Stirling-Anlagen und konventionellen photovoltaischen Anlagen („PV-Dish-Anlagen“) existieren. Dabei wird der Parabolspiegel beibehalten, der Stirlingmotor und der Generator werden jedoch durch eine Solarzelle ersetzt. Da diese nur so groß wie die Fläche des Brennpunktes sein muss (also nur einen sehr kleinen Bruchteil so groß wie normale Solarzellen, die für die gleiche Leistung erforderlich wären), können extrem effiziente Solarzellen verwendet werden, die für eine konventionelle Anwendung viel zu teuer wären. Eine Wasserkühlung der Solarzellen ist bei dieser Verwendung unabdingbar; das dabei anfallende heiße Wasser kann einfach zum Heizen oder zum Waschen genutzt werden. Strom und Heizleistung zusammengerechnet, können diese Anlagen laut Hersteller einen Gesamtnutzungsgrad von mehr als 75% erreichen.

Siehe auch

• Sonnenwärmekraftwerk
• Stirlingprozess
• Flachplatten-Stirlingmotor

Einzelnachweise

1. ↑ Ergebnisse in Südfrankreich
2. ↑ ^{a b} Steffan Heuer, Wolfgang Stieler: Stirlingmotor beflügelt Solarkraftwerke. Heise online. 28. Januar 2010.

Weblinks

•  Commons: Solar-Stirlings – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
• Buch der Synergie - Parabolspiegel Anlagen (Dish-Stirling-Systeme)