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entdeckt_02_2013

entdeckt 02 .13 Titel WWW.Hzdr.DE Wie so oft steckt die Tücke im Detail. So setzen Wissenschaft- ler und Politiker für die Energiewende auf Sonnenkraftwerke, die mit gebündelten Sonnenstrahlen Wasser verdampfen und damit genau wie in einem Kohle- oder Kernkraftwerk Turbi- nen und Generatoren antreiben. Die so erzeugte Elektrizität ist weitgehend klimaneutral, weil statt fossiler Brennstoffe die Sonnenkraft Dampf erzeugt. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersucht eine vielversprechende Variante dieser Technik im spanischen Almeria: Dort konzen- trieren gewölbte Spiegel die Sonnenstrahlen auf lange Rohre, in denen ihre Energie direkt Wasser verdampft. Im Prinzip ist das ganz einfache Physik. Im Detail kann die Strömung der Wasser-Dampf-Mischung in diesem Absorber-Rohr aber recht instabil sein. Da solche Instabilitäten in Strömungen mit zwei Phasen die notwendige Kühlung beeinflussen und damit das Material beanspruchen, wollen die Ingenieure sie natürlich vermeiden. Und das am besten von vornherein. Genau dabei soll die Doktorarbeit von Alexander Hoffmann vom HZDR helfen. Für einen jungen Ingenieur ist es natürlich ein Traum- job, gleich in seiner Dissertation an einer Zukunftstechnologie mitzuarbeiten. Auch wenn die Aufgabe erheblich komplizierter ist, als es auf den ersten Blick scheint. Denn das Absorber- Rohr ist nicht etwa ein Strohhalm, sondern hat innen fünf Zentimeter Durchmesser und setzt sich aus verschiedenen – Kollektoren genannten – Segmenten zusammen, die insge- samt rund einen Kilometer lang sind. In diesem langen Teil fließt zwar ziemlich normales Wasser, das aber unter außerge- wöhnlichen Bedingungen im Vergleich mit den sonst auf der Erde üblichen Verhältnissen. Instabilitäten im Rohr Schon ganz am Anfang dieser Anlage kann das Wasser unge- fähr 260 Grad Celsius heiß sein. Damit es flüssig bleibt, liegt der Druck im Rohr beim Achtzigfachen des Luftdrucks in Höhe des Meeresspiegels. Auf den ersten rund hundert Metern des Rohres heizt die gebündelte Sonnenstrahlung das Wasser immer weiter auf, bis es zu verdampfen beginnt. Dann schafft es auch der hohe Druck nicht mehr, den Übergang von der Flüssigkeit zum Dampf zu verhindern. Allerdings passiert das nicht schlagartig, sondern nach und nach. Auf einer Strecke // Spezialisten für Reaktorsicherheit des HZDR forschen an effizienteren Sonnenkraftwerken. _TEXT . Roland Knauer OHNE VERLUSTE: In der Testanlage DUKE wird Wasserdampf für die Stromgewinnung direkt in den Rohren der Parabolrinnen erzeugt. Damit entfallen spätere Zwischenschritte über Wärmeträger-Medien. Foto: DLR Simulierte Strömungen

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