Konstruktion und Deutung - Jörg Schlaich, Rudolf Bergermann und Partner, Stuttgart
Aedes präsentiert im Aedes Pavillon im Rahmen der Ausstellung Konstruktion und Deutung das Aufwindkraftwerk von Jörg Schlaich und Rudolf Bergermann, das bereits als Prototyp in Manzanares, Spanien, arbeitete. Jörg Schlaich und Rudolf Bergermann zählen zu den bekanntesten Ingenieuren im Bauwesen und sind weltweit aktiv. Mit diesem Projekt verfolgen sie eine Vision, die vor allem den ärmeren Ländern zu einer verbesserten Energieversorgung verhelfen soll.
Für viele arme Länder, die den nördlichen Industrieländern nichts als ihre Sonne und Wüste voraus haben, ist die Nutzung der Sonnenenergie ein möglicher Weg der Energieversorgung. Dazu braucht es solare Großkraftwerke mit hoher Sonneneinstrahlung. Sie müssen einfach und zuverlässig konstruiert sein und über viele Jahre praktisch wartungsfrei laufen. Sie dürfen keine Abwärme produzieren und kein Kühlwasser benötigen. Sie müssen weitestgehend aus unerschöpflichen Rohstoffen umweltneutral herstellbar sein, und zwar durch die Menschen und mit den Mitteln der rohstoffarmen Länder. Wenn sie über den Eigenbedarf hinaus Solarstrom exportieren können, kommt dies dem Klima und den Menschen auf der ganzen Erde zugute.
Das Aufwindkraftwerk erfüllt diese Bedingungen: Unter einem großen kreisrunden Glasdach wird durch die Sonnenstrahlung warme Luft erzeugt. Diese strömt zu einer kreisrunden Kaminröhre in der Mitte des Daches und zieht dort nach oben. Dieser Aufwind wird mittels Turbinen am Fuße des Kamins in Elektrizität umgewandelt.
Das Aufwindkraftwerk ist also technologisch dem Wasserkraftwerk – der einzigen bisher wirklich erfolgreichen erneuerbaren Energiequelle – sehr ähnlich.
Es kombiniert drei altbekannte Techniken auf neue Weise:
- Der Glasdach-Warmluftkollektor: Er ist nicht auf die Direktstrahlung der Sonne angewiesen, sondern kann auch diffuse Sonnenstrahlung bei bedecktem Himmel nutzen, ein Vorteil für Länder mit häufiger Bewölkung.
Unter dem Glasdach ausgelegte, mit Wasser gefüllte, Schläuche speichern die Sonnenwärme am Tag, um sie nachts wieder abzugeben, so dass die Leistung über 24 Stunden konstant bleibt. Der Durchmesser des Daches von einigen km bestimmt sich aus der erwarteten Leistung, samt Speicherung im Bereich von 100 bis 400 MW (ein heutiges Kernkraftwerk leistet 1200 MW). In staubigen Regionen wird das Dach mit großen Staubsaugern gereinigt.
Weil fast die Hälfte der Gesamtkosten in das lohnintensive Kollektordach fließen, ist Strom aus Aufwindkraftwerken gerade in Niedriglohnländern preisgünstig und konkurrenzfähig.
- Die Aufwindröhre aus Stahlbeton: Je höher sie ist, desto stärker der Sog und desto höher die Leistung, aber auch die Kosten. Es gilt also für jeden Standort das optimale Verhältnis von Glasdachdurchmesser und Röhrenhöhe zu ermitteln. 1000m hohe Stahlbetonröhren sind heute problemlos baubar. Glas für das Dach und Zement für die Röhre werden aus Sand hergestellt, also aus einem unerschöpflichen Rohstoff.
Wenn in einer Wüste eine Glas- und eine Zementfabrik gebaut und energetisch von einem ersten Aufwindkraftwerk versorgt werden, kann das erste sich umweltneutral selbst "fortpflanzen". Da ein Aufwindkraftwerk etwa 2,5 Jahre braucht, um sich selbst energetisch zu reproduzieren, kann ein Aufwindkraftwerk in 75 Jahren 30 Nachkommen zeugen.
- Die Windturbinen mit Generatoren: Am Fuß der Röhre wandelt eine große Turbine mit vertikaler Achse und mit einem Generator den etwa 45 km/h starken Luftstrom in elektrischen Strom. Alternativ können auch 24 bis 36 Turbinen mit horizontalen Achsen kreisförmig am Übergang vom Dach zur Röhre angeordnet werden.
Im Gegensatz zu konventionellen Wärmekraftwerken brauchen Aufwindkraftwerke kein Kühlwasser und im Gegensatz zu Windturbinen im natürlich böigen Wind (die bei gleichem Durchmesser und Windstrom etwas 1/10 dieser ummantelten Turbinen leisten) laufen sie in einem gleichmäßigen Luftstrom und werden deshalb weniger strapaziert und laufen ewig und wartungsarm.
Ein Prototyp in Manzanares, Spanien, produzierte sieben Jahre lang problemlos Strom und bewies so die Funktionstüchtigkeit und Zuverlässigkeit dieses neuartigen Solarkraftwerk-Typs. Mit dem Aufwindkraftwerk kann der entscheidende Schritt zu einer globalen solaren Energiewirtschaft getan werden. Große Aufwindkraftwerke mit 200 bis 400 MW-Leistung sind heute aus technischer Sicht problemlos realisierbar.
Die Ausstellung stellt das Aufwindkraftwerk anhand von Modellen und Bildern vor. Der Besucher wird eingeladen, durch den Wüstensand zu streifen.
Diese Ausstellung wurde ermöglicht mit der großzügigen Unterstützung von:
