18. Januar 2023
TerraSAR-X und TanDEM-X Highlight-Bilder

So­lar­turm­kraft­wer­ke – aus Son­nen­licht wird Strom auf Ab­ruf

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Raumfahrt, Energie
Satellitenbild der Khi Solar One Power Station in Südafrika
Süd­afri­ka: Khi So­lar One Power Sta­ti­on
Bild 1/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Südafrika: Khi Solar One Power Station

In Raas­wa­ter, Süd­afri­ka be­fin­det sich die Khi So­lar One Power Sta­ti­on. Das So­lar­turm­kraft­werk ist seit 2016 im Be­trieb und hat ei­ne Nenn­leis­tung von rund 50 Me­ga­watt. In der Tan­DEM-X-Auf­nah­me hebt sich der Kreis der Son­nen­spie­gel auf­fäl­lig hell ab. Die 2.120 He­lio­staten sind zur Son­ne aus­ge­rich­tet und re­flek­tie­ren die Ra­dar­strah­len in ei­nem fast iden­ti­schen Win­kel, so­dass sie strah­lend zur Gel­tung kom­men. Mit dem "Sta­ring Spot­light"-Mo­dus blickt der Sa­tel­lit hier auf ein 3,9 Ki­lo­me­ter x 4,8 Ki­lo­me­ter­großes Ge­biet mit ei­ner Auf­lö­sung von 74 Zen­ti­me­ter x 30 Zen­ti­me­ter (Groun­dran­ge Rich­tung x Flug­rich­tung).
Satellitenbild der Plataforma Solar de Almeria in Spanien
Spa­ni­en: Pla­ta­for­ma So­lar de Al­me­ria
Bild 2/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

Spanien: Plataforma Solar de Almeria

Das Tan­DEM-X Bild zeigt die Pla­ta­for­ma So­lar de Al­mería (PSA) des spa­ni­schen For­schungs­zen­trums CIE­MAT. Seit 1982 nut­zen Wis­sen­schaft­le­rin­nen und Wis­sen­schaft­ler aus ganz Eu­ro­pa die ge­ball­te Kraft der Son­ne, um Hochtem­pe­ra­tur-So­lar­tech­no­lo­gi­en un­ter pra­xis­na­hen Be­din­gun­gen zu tes­ten und zu op­ti­mie­ren. Das DLR war an Pla­nung und Auf­bau der PSA maß­geb­lich mit­be­tei­ligt und ist seit­dem mit ei­ner For­schungs­grup­pe vor Ort. Auf ei­ner Flä­che von mehr als 20.000 Qua­drat­me­ter be­fin­den sich ver­schie­de­ne Te­stein­rich­tun­gen mit un­ter­schied­lich ge­form­ten Spie­geln. Der Blick aus dem All macht die un­ter­schied­li­chen Struk­tu­ren und den kom­ple­xen Auf­bau des For­schungs­ge­län­des sicht­bar.
Satellitenaufnahme des Solarthermie-Kraftwerks Ivanpah in den USA
USA: Ivan­pah, größ­tes So­lar­ther­mie-Kraft­werk der Welt
Bild 3/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

USA: Ivanpah, größtes Solarthermie-Kraftwerk der Welt

Ivan­pah im US-Bun­des­staat Ka­li­for­ni­en ist das größ­te so­lar­ther­mi­sche Kraft­werk der Welt. Der „Sli­ding Spot­light“-Mo­dus des Ra­dar­sa­tel­li­ten er­mög­lich­te die Ab­bil­dung ei­nes 11,7 Ki­lo­me­ter x 10,5 Ki­lo­me­ter großen Ge­biets mit ei­ner Auf­lö­sung von 1,74 Me­ter x 1,8 Me­ter . So sind im Ter­ra­SAR-X Bild die ein­zel­nen An­la­gen Ivan­pah I, Ivan­pah II, Ivan­pah III er­kenn­bar so­wie das Feld mit den ins­ge­samt 173.500 Son­nen­spie­geln. Im Jahr 2021 be­lief sich die ein­ge­speis­te Ener­gie dort auf 706 Gi­ga­watt­stun­den. Das Kraft­werk ist seit 2013 in Be­trieb und spart et­wa 450.000 Ton­nen Koh­len­di­oxid pro Jahr ein.
Satelliten-Aufnahme des Solarturms Ivanpah 2 im Zoom
USA: So­lar­turm Ivan­pah II im Zoom
Bild 4/4, Credit: DLR (CC BY-NC-ND 3.0)

USA: Solarturm Ivanpah II im Zoom

Die USA ge­hö­ren zu den welt­weit größ­ten Er­zeu­gern von So­la­r­ener­gie. Die So­la­r­ener­gie stieg dort von 1,2 Ter­ra­watt­stun­den im Jahr 2010 auf 132 Ter­ra­watt­stun­den in 2020, was ei­nem An­teil an der ge­sam­ten Strom­pro­duk­ti­on von 11,4 Pro­zent ent­spricht. Der deut­sche Ra­dar­sa­tel­lit Tan­DEM-X er­stell­te im Ok­to­ber 2022 ei­ne be­son­de­re De­tai­lauf­nah­me des ka­li­for­ni­schen So­lar­turms Ivan­pah II. Da­zu wur­de die An­la­ge im „Sta­ring Spot­light“-Mo­dus mit ei­ner Auf­lö­sung von 75 Zen­ti­me­ter x 30 Zen­ti­me­ter er­mög­licht.
  • Auf den Highlight-Bildern der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X sind Solarturmkraftwerke in Spanien, Südafrika und den USA zu sehen.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, Energie

Solarenergie wird zu einem immer bedeutenderen Energieträger weltweit. In Deutschland sind derzeit überwiegend Photovoltaik-Anlagen im Einsatz. Für sonnenreiche Länder sind außerdem Solarturmkraftwerke mit integrierten Wärmespeichern eine wertvolle Ergänzung. Sie speichern Wärme und können damit jederzeit Strom erzeugen – also auch dann, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Die neuen Highlight-Bilder der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X präsentieren einzigartige Aufnahmen von der Erde im Wandel und zeigen auch solarthermische Kraftwerke auf der ganzen Welt.

Bei solarthermischen Anlagen bündeln bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, das Sonnenlicht auf einen Solarturm. Die Spiegel werden dem Sonnenverlauf entsprechend nachgeführt. Dadurch entstehen Temperaturen von mehreren tausend Grad. In einem Wärmetauscher an der Spitze des Solarturms wird ein Wärmeträger-Medium erhitzt, üblicherweise Flüssigsalz. Sobald Strom erzeugt werden soll, versorgt der Speichertank einen Dampferzeuger mit Wärmeenergie. Der dort entstehende Dampf treibt eine Turbine an. Die Dampfturbine ist mit einem Generator verbunden, der die Bewegungsenergie schließlich in Strom umwandelt.

Verwandte Blicke aus dem All

Solarturmkraftwerke sind in Radaraufnahmen gut sichtbar, wenn Satellit und Sonne in einer günstigen Konstellation zueinander stehen. Die deutschen Zwillingssatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X fliegen auf einer sonnensynchronen, polaren Umlaufbahn gemeinsam um die Erde. Sie überfliegen den Äquator immer gegen 6 Uhr morgens und 18 Uhr abends. Dadurch kann stets Sonne auf ihre Solarzellen einfallen und die Satelliten mit Strom versorgen. Für ihre wissenschaftlichen Radar-Aufnahmen ist die Blickrichtung der SAR (Synthetic Aperture Radar) Antennen schräg zur Seite. Die Satelliten können daher in einem sehr ähnlichen Winkel auf die Solarspiegel schauen wie die Sonne. Die Heliostaten reflektieren die gesendete Radarstrahlung und werfen sie zum Satelliten zurück. Dadurch erscheinen die Spiegel im Radarbild sehr hell.

Zur besseren visuellen Darstellung hat das DLR-Expertenteam über die Bilder noch einen zusätzlichen Filter gelegt, der die Rauigkeit der aufgenommenen Strukturen berücksichtigt. Glatte Flächen sind rötlich einfärbt, raue Flächen erscheinen grünlich. Dadurch entstehen diese farbenfrohen Radarbilder.

In der Bildergalerie findet sich unter anderem eine Ansicht aus dem spanischen Almeria. Die Solarforschungsanlage Plataforma Solar (Bild 2) ist das größte europäische Forschungs-, Entwicklungs- und Testzentrum für konzentrierte Solartechnologie. Eigentümer und Betreiber ist das spanische Forschungszentrum CIEMAT. Das DLR ist dort seit über 30 Jahren mit einer Forschungsgruppe vor Ort und nutzt einige der Testanlagen, um Innovationen und die breite Nutzung von Solarenergie voranzutreiben.

Solarenergie in Deutschland

Aufgrund der meteorologischen Bedingungen und des großen Platzbedarfs gibt es in Deutschland noch keine kommerziellen Solartürme. Das DLR betreibt in Jülich aber eine Testanlage für solarthermische Kraftwerke und für die Entwicklung solarer Brennstoffe. Die Forschenden arbeiten daran, die Kraftwerke bei der Stromgewinnung und den entstehenden Kosten noch effizienter zu machen. In Deutschland bringen vor allem Photovoltaik-Anlagen die Sonne in die Steckdose. Im Jahr 2021 deckten sie rund zehn Prozent des Strombedarfs in Deutschland. Alleine dadurch konnten fast 34,4 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO2) eingespart werden – ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Angesichts der Energiekrise überzeugt die Sonnenkraft weiter und zählt derzeit auch zu den günstigsten Energiequellen zur Stromerzeugung. Bundesweit sind bisher 2,2 Millionen Photovoltaik-Anlagen mit einer Leistung von 59 Gigawatt installiert und der Ausbau schreitet kontinuierlich voran.

Über die Missionen

Die Missionen TerraSAR-X und TanDEM-X wurden im Auftrag des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz realisiert. Es sind die ersten deutschen Satelliten, die im Rahmen einer sogenannten Public Private Partnership (PPP) zwischen dem DLR und der Airbus Defence and Space GmbH realisiert wurden. Das DLR ist für den Aufbau und Betrieb des Bodensegmentes zuständig sowie für die wissenschaftliche Nutzung der Daten und deren Verteilung an externe Forschende weltweit verantwortlich. Die Airbus Defence and Space GmbH beteiligte sich an den Kosten für Entwicklung, Bau und Einsatz der Satelliten. Die Programmlinie „Geo-Intelligence" bei Airbus D&S, übernimmt die kommerzielle Vermarktung der Daten. Seit 2016 wird das Projekt im Rahmen einer Fortsetzungsvereinbarung mit Airbus weitergeführt.

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