Auf einer Fläche von zirka acht Hektar stehen in Jülich 2153 bewegliche Spiegel (Heliostate) und lenken die Sonnenstrahlen auf die Spitze des 60 Meter hohen Turms. Dort werden die Strahlen von einem 22 Quadratmeter großen sogenannten Receiver aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Der Receiver besteht aus porösen keramischen Elementen, die von Luft aus der Umgebung durchströmt werden. Die angesaugte Luft heizt sich dabei auf etwa 700 Grad Celsius auf. Wird der Solarturm als Kraftwerk genutzt, erzeugt diese heiße Luft Wasserdampf, der eine Turbine antreibt, die über einen Generator Strom produziert.
Am Versuchskraftwerk Jülich sind auf einer Fläche von circa zehn Hektar über 2000 computergesteuerte Spiegel aufgestellt, sogenannte Heliostate. Diese reflektieren die einfallenden Sonnenstrahlen zur Spitze des 60 Meter hohen Solarturms.
Im Jahr 2009 ging das Solarturm-Kraftwerk Jülich nach knapp zweijähriger Planungs- und Bauzeit in den Betrieb. Zehn Jahre später blickt es auf eine Vielzahl erfolgreicher Projekte aus Forschung und Entwicklung zurück. Solarforscherinnen und Solarforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) testen hier unter anderem neue Verfahren, die Solarkraftwerke effizienter und kostengünstiger machen sollen. Zudem untersuchen sie Herstellungsverfahren von solaren Treibstoffen sowie die Nutzung von Hochtemperatur-Solarwärme für Industrieprozesse.
Am Versuchskraftwerk Jülich sind auf einer Fläche von circa zehn Hektar über 2000 computergesteuerte Spiegel aufgestellt, sogenannte Heliostate. Diese reflektieren die einfallenden Sonnenstrahlen zur Spitze des 60 Meter hohen Solarturms. Dort befindet sich ein Strahlungsempfänger aus hochtemperaturfesten Keramikkörpern, auch Receiver genannt. Dieser Receiver wandelt die absorbierte Sonnenstrahlung in Wärme um und erhitzt damit Luft, die durch den Receiver gesaugt wird. Die Wärme wird entweder gespeichert oder strömt in ein Dampfkraftwerk, bestehend aus Kessel und Turbine, das wiederum Strom erzeugt. Die Anlage ist auf eine elektrische Nennleistung von 1500 Kilowatt ausgelegt. Als weltweit erstes Kraftwerk mit einem volumetrischen Receiver als Gesamtsystem ist der Solarturm in Jülich ein Vorreiter für die solarthermische Forschung.
Sonne liefert Strom, Wärme und Brennstoff
Seit den 1990er Jahren entwickelte und koordinierte Professor Bernhard Hoffschmidt diese Technologie zur erneuerbaren Stromerzeugung federführend am DLR. 2011 übernahm das DLR den Solarturm von den Stadtwerken Jülich und entwickelte daraus eine Großforschungsanlage, in deren Umfeld heute mehr als 30 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt sind. Der Solarturm dient als Versuchsstandort für verschiedene Projekte des DLR-Instituts für Solarforschung und seiner Partner zur Erforschung und Entwicklung von Technologien zur klimaneutralen Strom-, Wärme und Brennstofferzeugung aus Solarenergie. Auch wenn am Standort Jülich die Sonne seltener scheint als in den Wüstenregionen der Welt, kann die Anlage vielfältig genutzt werden. "Wenn die Sonne scheint, sind die Testbedingungen am Solarturm-Kraftwerk Jülich vergleichbar zu Südeuropa oder Nordafrika", erklärt Großanlagenleiter Felix Göhring. Besonders die kurzen Wege zu Partnern und Kunden in Deutschland machen eine sehr effektive Nutzung der Anlage möglich. Projektleiter Peter Schwarzbözl ergänzt: "Seit 2011 haben wir die Technik in zahlreichen Projekten weiterentwickelt und erst kürzlich wieder große Fortschritte bei der Effizienz und somit der Wirtschaftlichkeit gemacht. Mit dem Solarturm Jülich haben wir ein einzigartiges Testzentrum für unsere Technologieentwicklung."
Zukünftig zu zweit
Generell ist noch viel geplant in Jülich. Zurzeit modernisiert das DLR das Spiegelfeld und entwickelt eine eigene Steuerung, die künftig im Kraftwerk eingesetzt werden soll. Diese Steuerung soll dabei helfen, die Abläufe und Komponenten umfangreich zu vernetzen und mittels künstlicher Intelligenz weiter zu optimieren. 2019 ist nicht nur das Jahr, in dem der Solarturm seinen 10. Geburtstag feiert, sondern auch das Jahr, in dem er einen Zwilling erhält. Mitte August fiel der offizielle Startschuss zur Errichtung des Multifokusturms, eines zweiten Turms direkt neben dem bestehenden, der von dem gleichen Spiegelfeld bestrahlt wird. Dieser zweite Turm erweitert die Testmöglichkeiten noch einmal deutlich: Die Forscherinnen und Forscher können auf mehreren Ebenen in unterschiedlichen Höhen Experimente installieren und aufbauen, während man an anderer Stelle bereits Versuche durchführt. Auf diese Weise kann die direkte Solarstrahlung noch effektiver ausgenutzt werden.
