Strom aus der Wüste

13.02.2002

In der australischen Wüste soll das erste kommerzielle Aufwindkraftwerk der Welt entstehen

Es könnte das höchste Gebäude der Welt werden: Ein tausend Meter hoher Turm, der aus der Ebene nahe dem kleinen Ort Mildura im Südosten Australiens in den Himmel emporragt. Im Inneren dieser Röhre weht eine steife Brise: Luft, die unter einem kilometerweiten Glasdach rings um den Turm von der Sonne aufgeheizt, mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60 km/h wie in einem Kamin nach oben strömt. Sie treibt Windturbinen an, die Energie erzeugen: rund 1.500 Gigawattstunden im Jahr, ausreichend für 200.000 Menschen.

Dieses Szenario könnte in ein paar Jahren Wirklichkeit sein. Ende September 2001 hat das australische Unternehmen EnviroMission (EVM aus Armadale seine Pläne bekannt gegeben, 2003 mit dem Bau eines Aufwindkraftwerks zu beginnen. Dies ist wahrscheinlich etwas zu optimistisch, denn für das Projekt wird zur Zeit von dem Stuttgarter Ingenieurbüro Schlaich, Bergermann und Partner erst einmal eine Machbarkeitsstudie erstellt, die bis zur Jahresmitte fertig gestellt sein soll. Doch die Chancen für das Projekt stehen günstig. Seit Australien ein Gesetz zur Einführung regenerativer Energie erlassen hat, sind Energie-Retailer, die auf dem australischen Markt Strom verkaufen, verpflichtet, auch einen gewissen Prozentsatz regenerativer Energien zu vertreiben. Das Interesse an einem solchen Projekt ist also groß, auch wenn die Investitionskosten mit locker über den Daumen gepeilten 300 bis 450 Millionen Euro beachtlich sind.

Das Aufwindkraftwerk macht sich - wie der Name schon andeutet - die Eigenschaft zu Nutzen, dass warme Luft nach oben steigt. Das Funktionsprinzip ist bestechend simpel. Es besteht aus drei bekannten Techniken: Einer hohen Kaminröhre, einer überdachten Fläche (Kollektor) und Windturbinen mit Elektrogeneratoren (die kein Kühlwasser brauchen). Unter dem Dach entsteht durch die Sonneneinstrahlung warme Luft, die durch den hohen Kamin aufsteigt. Je kräftiger der synthetische Sturm die Röhre hochzieht, um so stärker drehen sich die Turbinen der Generatoren, die am Fuß des Kamins den Strom erzeugen. Von den Rändern des Dachs strömt kalte Luft nach, die ebenfalls erwärmt wird. So wird die Sonneneinstrahlung zum Motor eines gleichbleibenden Aufwinds im Kamin. Der Effekt ähnelt einem Treibhaus, nur dass dort die Luft nicht entweichen kann, sondern gestaut wird. Sogar die Fläche unter den Kollektoren könnte genutzt werden, als Treibhaus oder womöglich sogar zum Anbau von Biomasse, mit der ebenfalls Strom erzeugt werden könnte.

Die Speicherung der Energie ist unproblematisch: Einen kontinuierlichen 24-Stunden-Betrieb sichern unter dem Dach ausgelegte geschlossene Wasserschläuche. Sie geben die tagsüber gespeicherte Wärme in der Nacht wieder ab. Ein weiteres Plus: Die meterdicken Schläuche werden nur einmal gefüllt, also keine Ressourcenverschwendung. Weil die Solarstrahlung nicht konzentriert wird, kann auch diffuse Strahlung genutzt werden, etwa bei ganz oder teilweise bedecktem Himmel.

Diese Idee eines Aufwindkraftwerks leuchtete schon in den 70er-Jahren dem Bundesforschungsministerium ein - wohl eine Folge der beiden Ölpreisschocks. Und es wurde mit seiner Unterstützung 1982 ein Prototyp mit einer Leistung von 50 Kilowatt in Manzanares, 150 km südlich von Madrid, errichtet. Das Aufwindkraftwerk verfügte über ein Kollektordach mit einem Durchmesser von 240 m, einen 195 m hohen Kamin mit einem Durchmesser von 10 m. Der Aufwind erreichte unter Last, d. h. wenn die Turbine mit Generator in Betrieb ist, eine Geschwindigkeit bis zu 9 m/sec, im anderen Fall bis zu 15 m/sec. Die Anlage war mit 280 Sensoren ausgerüstet, die im Sekundenrhythmus Daten erfassen konnten. Sobald die Luftgeschwindigkeit im Turm 2,5 m/sec überschritt, lief die Turbine an und koppelte sich automatisch an das öffentliche Netz an. Bis 1989 arbeitete das Kraftwerk fast ohne Unterbrechungen. Doch es war von Anfang an ein Sparprojekt - statt Glaseindeckung reichte es nur für Kunststofffolien, statt Stahlbeton wurde Blech verwendet -, was sich schließlich rächte: Im Frühjahr 1989 krachte der Turm bei einem Orkan zusammen. Doch die Anlage hatte ihren Zweck erfüllt, sie hatte bewiesen, dass die von dem Stuttgarter Planungsingenieur Jörg Schlaich erdachte Technik funktionierte und auch für Großprojekte tauglich war.

Die Anlage, die das Ingenieurbüro Schlaich, Bergermann und Partner jetzt für Australien plant, ist mit ihren Ausmaßen ein ganz anderes Kaliber. Das Dach soll einen Durchmesser von 5 km haben und der Durchmesser des 1000 m hohen Turms 170 m betragen. Dieser Koloss aus Stahl und Beton soll von riesigen Speichenrädern im Inneren in Form gehalten werden. Diese Gigantomanie entspringt beileibe nicht dem Wahn kranker Ingenieursgehirne, sondern sie liegt in der Natur der Sache: Je höher der Turm und je größer das Kollektorendach, desto effektiver arbeitet das Kraftwerk. Und technisch ist das alles machbar. An dem in Australien ins Auge gefassten Standort in Mildura sind angeblich keine größeren Unwetterkatastrophen (Hagel) zu befürchten, die den Kraftwerksbetrieb gefährden könnten.

Einzig am Geld könnte das Projekt noch scheitern. Auch nach einem Börsengang im vergangenen Jahr wird das Unternehmen EnviroMission wohl teure Kredite aufnehmen müssen. Dabei können Aufwindkraftwerke, wie auf der Webpage der Stuttgarter Ingenieure nachzulesen ist, in Sachen Wirtschaftlichkeit durchaus mit Kohle und Gas mithalten. Ein von dem Energieunternehmen Energie Baden-Württemberg (EnBW erarbeitetes Gutachten ergab zwar, dass momentan der von einem Aufwindkraftwerk erzeugte Strom um 20 Prozent teurer ist als der eines Kohlekraftwerks. Diese Zahl ist jedoch relativ, denn der teuerste Faktor für die Erzeugung von Aufwindstrom sind die Baukosten. Ansonsten gelten die Kraftwerke als äußerst pflegeleicht und genügsam: Der Aufwand für Instandhaltung ist gering, teure Betriebsmannschaften wie in Atomkraftwerken entfallen, ebenso wie die Anschaffung von Brennstoffen für den Betrieb. So hat das EnBW errechnet, dass bei einem Zinssatz von 8 Prozent die Kilowattstunde Aufwindstrom sogar wettbewerbsfähig sei.

Obendrein sind Aufwindkraftwerke auch sehr umweltverträglich. Sie bestehen größtenteils aus Glas, Beton und Stahl, es werden keine Rückstände produziert und es gibt keine unvorhersehbaren Risiken wie bei Atomkraftwerken. Ein Modell für Deutschland sind Aufwindkraftwerke allerdings nicht. Schon allein flächenmäßig wird es bei uns problematisch und auch die solare Einstrahlung ist zu gering. In Europa sind als Regionen vor allem Griechenland und Spanien geeignet.

Die Idee der Aufwindenergie ist mehr als nur eine Technologie, sie geht einher mit einer Vision. Sie empfiehlt sich als umweltgerechte Energiewirtschaft von morgen, die gleichzeitig die Energieprobleme der Welt lösen möchte. Jörg Schlaich, der geistige Vater des Aufwindkraftwerks, hat hoch gerechnet, dass vier Prozent der Sahara-Grundfläche ausreichten, um die Grundversorgung der EU mit Strom zu sichern. Aufwindkraftwerke in den Wüsten Afrikas würden dort keinen stören und könnten die Welt mit Energie versorgen. Sie würden in strukturschwachen Regionen Arbeitsplätze schaffen und damit letztlich sogar so etwas wie "soziale Harmonie" schaffen. Der produzierte Strom könnte über Hochspannungsleitungen nach Europa gebracht werden oder zur Wasserstoffgewinnung dienen, welcher über Pipelines oder Schiffe transportiert wird, so wie dies heute mit Gas oder Erdöl geschieht. Und auch die Investitionskosten fielen wegen der dortigen niedrigeren Löhne deutlich geringer aus. Es scheint also irgendwie an der Zeit zu sein, dass diese Technologie mit einem Großkraftwerk endlich auf die Probe gestellt wird.

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