Autor: Maria Umlauf

Der Klimawandel und die begrenzten fossilen Ressourcen machen nachhaltige Energiequellen immer wichtiger. DESERTEC ist eine internationale Initiative mit einem Konzept, welches das Potenzial hat unsere Art und Weise zur Energiegewinnung in Zukunft zu revolutionieren. Es zielt darauf ab, durch den Ausbau von CSP-Kraftwerken (CSP = Concentrated Solar Power = konzentrierte Sonnenenergie) die starke Sonneneinstrahlung der Sahara zu nutzen, um grundlastfähigen, sauberen Strom zu erzeugen. Die Sahara bietet somit durch ihre Lage ideale Bedingungen, die für diese Technologie essenziell sind: eine hohe Sonneneinstrahlung, eine trockene Umgebung und wenig Niederschläge.

Die DESERTEC Initiative

Die DESERTEC Foundation wurde 2009 in Berlin gegründet und fördert eine nachhaltige Zukunft durch die Nutzung erneuerbarer Energien. Sie entstand auf der Basis eines Netzwerks aus Wissenschaftlern, Politikern und Ökonomen aus Europa, Nordafrika und dem Nahen Osten. Die Stiftung unterstützt Projekte, die das DESERTEC Konzept umsetzen, und arbeitet an der Schaffung der notwendigen Rahmenbedingungen für die globale Energiewende. Darüber hinaus gründete die Foundation mit Partnern aus der Industrie- und Finanzbranche die Dii Desert Energy, eine Initiative, die über 126 Unternehmen umfasst, darunter Siemens Energy oder auch Thyssenkrupp, mit dem Ziel des Austausches und der Umsetzung von DESERTEC Projekten. Das ursprüngliche Ziel hinter DESERTEC, das den Stromexport aus der Sahara nach Europa vorsah, scheiterte aufgrund verschiedener Herausforderungen. Heute konzentrieren sich die Akteur:innen auf die Entwicklung erneuerbarer Energieprojekte in Nordafrika, dem Nahen Osten u.a. mit dem Ziel, die regionale Energieversorgung nachhaltiger zu gestalten.

CSP-Kraftwerke als Lösung für eine zuverlässige Energieversorgung

Eine der größten Herausforderungen bei der Nutzung erneuerbarer Energien wie Solar- und Windkraft ist die Sicherstellung einer stabilen Grundlastversorgung. Die Grundlast bezeichnet die minimale Energiemenge, die konstant zur Verfügung stehen muss, um einen grundlegenden Energiebedarf zu decken. Sie muss unabhängig von Tageszeiten und Wetterbedingungen zu jedem Zeitpunkt gegeben sein. Da erneuerbare Energien wie z.B. Solarkraft jedoch stark wetter- und tageszeitenabhängig sind, nimmt ihre Produktionsfähigkeit bei Nacht oder schlechten Wetterbedingungen stark bis vollständig ab, was zu Stromausfällen oder sogar Blackouts führen könnte. Aktuell versorgen Atom- Kohle- oder Gaskraftwerke Europa mit Strom, welche durchgehend laufen, um die Grundlast zu gewährleisten. Dabei muss die Netzfrequenz konstant bei 50 Hz gehalten werden, um Schwankungen und damit verbundene potenzielle Ausfälle zu vermeiden. Sinkt die Frequenz, da zu wenig Strom erzeugt wird, kommen zusätzlich Spitzenlastkraftwerke zum Einsatz. Meistens handelt es sich dabei um Gaskraftwerke, die schnell hochgefahren werden können. Bei solarthermischen Kraftwerken wird das Problem der Grundlast durch Wärmespeicher gelöst, die auch unter suboptimalen Bedingungen weiterhin Strom zur Verfügung stellen können.

Technologie und Infrastruktur: von Kraftwerken bis zum Stromtransport

DESERTEC Projekte, die an Wüstenstandorten installiert werden, basieren auf der Nutzung von solarthermischen Kraftwerken (CSP). Diese bestehen aus großen Parabolrinnen (siehe Abbildung), welche das Sonnenlicht bündeln und auf eine Röhre reflektieren, durch die eine Flüssigkeit fließt. Diese Flüssigkeit wird erhitzt und als Wärmemedium benutzt, um in einem Wärmetauscher Wasserdampf zu erzeugen, der eine Dampfturbine antreibt und somit Strom erzeugt.

Ein weiterer zentraler Bestandteil des Projekts ist die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Diese Technologie ermöglicht es, den erzeugten Strom mit minimalen Verlusten über längere Strecken zu transportieren, da hier im Vergleich zur traditionellen Wechselstromleitungen der Widerstand entfällt. Dies ist besonders wichtig, da die Wüstenregionen, in denen diese solarthermischen Kraftwerke installiert werden, teils weit von großen Stromverbrauchszentren entfernt liegen.

Der Standort Sahara eignet sich aufgrund der hohen und konstanten Sonneneinstrahlung besonders gut für ein solches Projekt. Zudem ist ein Großteil der Sahara nicht mit Sand bedeckt, sondern besteht aus kargem Stein, wodurch das Risiko von Sandstürmen und wandernden Dünen minimiert wird. Zudem werden die Parabolrinnen so konstruiert, dass diese in eine Schutzposition bewegt werden können, wenn ein Sandsturm droht.

Wirtschaftlichkeit und Potenzial von DESERTEC

Die Kosten für ein DESERTEC Projekt setzten sich aus Investitions- und Betriebskosten zusammen. Die Investitionskosten je Kraftwerk, ohne Berücksichtigung der Stromleitung, betragen etwa 3,5 Milliarden Euro pro Gigawatt Leistung. Insofern das Ziel der Stromexport bspw. in europäische Staaten ist, ist die Installation von Stromleitungen ein wesentlicher Kostenpunkt mit Summen zwischen 2 und 15 Milliarden Euro. Die Betriebskosten von Solarthermieanlagen liegen laut der DESERTEC Foundation bei etwa 6-9 Cent pro kWh (Kilowattstunde), was sie zu einem wettbewerbsfähigen Kontrahenten zu Kohle- und Erdgas-Kraftwerken macht. Langfristig gesehen sind es neben den geringen Betriebskosten v.a. die Fehlenden Folgekosten durch Klimaschäden und Atommüll welche ein solches Projekt wirtschaftlich attraktiv machen.