Strom aus der Wüste

Glas-Metall Verbindung für solarthermische Anlagen

2. November 2010

Ende 2009 wurde unter dem Namen “Desertec” eine einzigartige Industrie-Initiative mit dem Ziel gestartet, die Energieversorgung der europäischen Staaten unabhängig zu machen von Öl und Atomkraft. Das ambitionierte Ziel: 15% des Strombedarfs Europas sollte in Zukunft in den Wüsten Nordafrikas mit Sonnen- und Windkraftwerken erzeugt werden.

Brennlinie eines rinnenförmigen Parabolspiegels

Bereits seit rund 20 Jahren sind solarthermische Kraftwerke in Andalusien und den Vereinigten Staaten erfolgreich im Betrieb. Das zentrale Element einer jeden Anlage ist der Receiver. Er befindet sich in der Brennlinie eines rinnenförmigen Parabolspiegels und nimmt die Energie der Sonnenstrahlung auf.

Dabei erwärmt sich das im Receiver fließende Thermoöl auf eine Temperatur knapp unter 400 °C. Nach Transport zum Kraftwerksblock, lässt sich mit dem erhitzten Medium Dampf zum Antrieb von Turbinen erzeugen. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmedehnung von Glas und Metall hat es bei der Konstruktion des Absorberrohrs immer große Probleme gegeben.

Solarthermische Anlage mit Laufzeit von zwanzig Jahren

Daher hat die Schott Solar AG für die beschriebenen Anforderungen besondere Lösungen entwickelt. Der Schott Receiver besteht aus einem speziell beschichteten Absorberrohr aus Metall, das in ein vakuumdichtes Glasrohr eingebettet ist. Die nur wenige hundert Nanometer dicke Beschichtung des Absorbers ist auf besonders große Temperaturschwankungen ausgelegt, so dass der wirtschaftliche Betrieb einer solarthermischen Anlage für mindestens zwanzig Jahre gewährleistet werden kann.

Wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten von Glas und Metall, wurde zudem ein besonderer Glastyp entwickelt, der eine ähnliche Wärmedehnung aufweist wie das zur Verwendung kommende Metall. Zur Verbindung der beiden Werkstoffe ist darüber hinaus eine spezielle konstruktive Lösungen mit einem Faltenbalg in der Anwendung. Dieser kompensiert die unterschiedliche Längenausdehnung von Glashülle und Absorberrohr und verbindet sie spannungsfrei miteinander.

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Bild: Solarthermisches Kraftwerk in Andalusien (Quelle: Schott)