Über 1000 Grad Celcius – diese extremen Temperaturen hat das kalifornische Start-up Heliogen mit nichts mehr als Sonnenlicht erreicht. Hunderte von Spiegeln lenkten dazu die Sonnenstrahlen auf einen winzigen Punkt. Damit hat die Firma einen wichtigen Meilenstein erreicht, um Prozesse wie die Produktion von Stahl, Zement oder Chemikalien klimafreundlicher zu machen. Bisher setzt die Industrie dafür große Mengen fossiler Brennstoffe wie Erdöl oder Steinkohle ein. „Heute entstehen dabei mehr als 20 Prozent aller CO2-Emissionen weltweit“, sagt Microsoft-Gründer Bill Gates, einer der Geldgeber des Start-ups.

Das Verfahren an sich ist nicht neu, heute gibt es weltweit bereits rund 100 Solarthermiekraftwerke. Sie bündeln das Sonnenlicht, um Wasserdampf zu erzeugen und damit Turbinen zu betreiben, die wiederum Strom liefern. Sie arbeiten aber mit nicht so hohen Temperaturen wie Heliogen. Die Kalifornier erreichen diese Werte, weil sie nach eigenen Angaben ein neuartiges Bilderkennungssystem entwickelt haben. Das erlaubt die Spiegel äußerst exakt auf ein Ziel auszurichten.

Bill Gross, Gründer und Chef des Start-ups, will auf diese Weise künftig sogar Temperaturen von 1500 Grad erreichen. Dann wäre es möglich, Wassermoleküle aufzubrechen und Wasserstoff etwa für Brennstoffzellen-Fahrzeuge zu erzeugen. Oder Kohlendioxid zu knacken und damit Erdgas oder künstliche Treibstoffe zu synthetisieren. „Wir haben große Fortschritte erzielt, um saubere Energie im Stromnetz zu nutzen“, erklärt Gross. Aber Elektrizität stehe nur für ein Viertel des weltweiten Energiebedarfs. Mit der patentierten Technik von Heliogen ließen sich nun auch die Industrie und der Verkehr sauberer machen.

Auch deutscher Forschen und Firmen nutzen Solarthermie

Allerdings haben die Techniker von Heliogen noch einige Herausforderungen zu meistern. Denn sie müssen nicht nur einmalig, sondern kontinuierlich so hohe Temperaturen erzeugen, um Eisenerz oder Schrott für die Stahlproduktion zu schmelzen. Das gelingt naheliegenderweise besonders gut in sonnenreichen Regionen. In denen es aber oft an der nötigen Infrastruktur fehlt. „Ein Industriegebiet befindet sich typischerweise nicht in der Mitte der Wüste“, sagte Julio Friedmann der amerikanischen „Technology Review“. Er ist Forscher am Center for Global Energy Policy der Columbia University in New York.

Das Start-up plant daher die Wärmeenergie mit Keramikpartikeln oder anderen Medien dahin zu transportieren, wo sie gebraucht wird. Und muss das zu wettbewerbsfähigen Kosten schaffen.

Den Amerikanern dicht auf den Fersen sind Solarforscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) im nicht sonderlich sonnenverwöhnten Jülich zwischen Köln und Aachen. Sie haben kleine Keramikkügelchen auf eine Temperatur von 965 Grad Celsius erhitzt. Diese schwarzen Bauxit-Partikel rotieren in einer Kammer, in die die Wissenschaftler das konzentrierte Sonnenlicht leiten. Da die sich drehende Trommel geneigt ist, wandern die etwa einen Millimeter kleinen Kügelchen langsam in Richtung einer Sammelvorrichtung. Von dort lassen sie sich dann weitertransportieren, um etwa in Gießereien Metalle zu schmelzen.

Das Start-up Helioheat soll die Technik jetzt kommerziell nutzen. Es ist an einem EU-Projekt namens HIFLEX beteiligt. Das Ziel: Wärme für die Trocknung von Pasta in einer Fabrik des Nudel-Konzerns Barilla im süditalienischen Foggia zu liefern.

Die Umsätze mit der Solarthermie sollen sich weltweit verdoppeln

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Auf die Ausrichtung kommt es an

Die Spiegeln, die das US-Start-up Heliogen nutzt, werden von Motoren ausgerichtet. Eine neuartige Bilderkennungssoftware lenkt die reflektierten Sonnenstrahlen exakt auf einen Punkt. Foto: Heliogen

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Kraftwerk im rheinischen Revier

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) foschen in Jülich an der Solarthermie. Foto: DLR

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Gezähmtes Höllenfeuer

Die DLR-Forscher haben ebenfalls Temperaturen von fast 1000 Grad erreicht. Sie speichern die Wärme mit Keramikpartikeln. Foto: DLR

Den Schritt in die industrielle Anwendung hat bereits die Freiburger Industrial Solar geschafft. Sie erzeugt mit Hilfe der Solarthermie bis zu maximal 400 Grad heißen Wasserdampf. Eine Anlage versorgt beispielsweise eine Pharma-Fabrik in Jordanien mit Wärme.

Wissenschaftler des Karlsruhe Institute of Technolgie arbeiten wiederum an Verfahren, um die Sonnenergie auch nachts nutzen zu können. Dazu wandeln sie mithilfe eines Solarturms Schwefelsäure in reinen Schwefel um. Der lässt sich gut zwischenspeichern und kann, wenn Wärme benötigt wird, wieder mit Sauerstoff zu Schwefelsäure reagieren – sprich verbrennen.

Angesichts der vielen Projekte scheint es durchaus realistisch, dass sich die Umsätze mit Solarthermie von rund 3,8 Milliarden Dollar im Jahr 2018, wie es die US-Marktforscher von Allied Market Research vorhersagen, auf acht Milliarden Dollar in 2026 mehr als verdoppeln.

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