greenpeace magazin 6.11

Die Sonnenfänger

Schott Solar ist Grün­dungs­mitglied von Desertec. Das ist gut so. Denn die Firma baut die Herzstücke der Wüsten­­kraftwerke besser als irgendwer sonst. Zu Besuch beim bayerischen Weltmarktführer für Solarempfänger


Christoph Fark steht in der Kälte und redet von großer Hitze. Während der Regen von Mitterteich in der Oberpfalz auf einen einsamen Parabolspiegel prasselt, wärmt sich der Schott-Solar-Geschäftsführer mit Gedanken an Kalifornien, die Sahara, den Nahen Osten. „Man darf nicht zu nah an die Spiegel herangehen. Die Sonne entwickelt darin eine ungeheure Kraft!“, warnt Fark. Und dann erzählt er die Geschichte von den Solarthermie-Pionieren in Kalifornien, die beim ersten Kraftwerksbau 1984 ihre Autos zu dicht an den gläsernen Riesen parkten. „Plötzlich brannten die Armaturen!“


Der gleichmäßig nach innen gekrümmte, über vier Meter breite Spiegel steht nur zu Anschauungszwecken auf dem bayerischen Rasen. Eigentlich müsste Wüstenstaub sein Fundament umwehen. Denn in den nördlichen Breiten ist die Sonneneinstrahlung viel zu gering, um genügend Solarenergie aufzunehmen, sie in Hitze und schließlich Strom zu verwandeln. Der für Parabolrinnenkraftwerke mit hunderte Meter langen Spiegelreihen geeignete Teil der Welt beginnt, vom nassgrauen Deutschland aus gesehen, in Südspanien. Ideal ist Nordafrika, wo im Rahmen der Desertec-Initiative in den kommenden Jahrzehnten dutzende Großkraftwerke entstehen sollen (siehe "Im Reich des Sonnenkönigs") – der Solarreceiver von Schott mittendrin.


Man sieht es dem dunkelblauen Rohr im Zentrum des Spiegels jetzt nicht an. Aber im richtigen Klima, wenn die gekrümmte silbrige Fläche die Sonnenstrahlen gebündelt auf seine Außenhülle schickt, wird sein Inneres bis zu 400 Grad Celsius heiß. Der vier Meter lange PTR 70 ist seit seiner ersten Auslieferung 2004 bereits 600.000-mal verbaut worden und bildet das Herzstück der meisten solar-thermischen Kraftwerke. Er war lange Zeit der leistungsfähigste Sonnenfänger der Welt. Sein Wirkungsgrad lag um zwei Prozentpunkte über dem der Konkurrenz. Und diese zwei Hundertstel begründeten die Marktführerschaft.


PTR steht für Parabolic Trough Receiver (Parabolrinnen-Empfänger) und 70 für 70 Millimeter, den Durchmesser des stählernen Absorberrohrs, das in einem glasumhüllten Vakuum schwebt. Durch den Absorber zirkuliert ein Spezialöl, das sich erhitzt und die Energie über einen Wärmetauscher an einen Dampfkreislauf abgibt. Der heiße Dampf treibt, ganz wie in einem konventionellen Kraftwerk, eine Turbine mit Generator an, der Strom erzeugt. Damit davon so viel wie möglich entsteht, hat die hochkomplexe Röhrenkonstruktion des Receivers genau zwei Aufgaben: Sie soll erstens so viel gebündeltes Sonnenlicht absorbieren wie irgend möglich und zweitens davon so wenig wie möglich wieder abgeben – ein schwarzes Loch, das Sonnenhitze ansaugt.


Christoph Fark, ein Enthusiast Ende 30, schlottert noch immer unter seinem Regenschirm. Da ist er schon bei PTR 80 und sogar 90 angekommen, die schon lieferbar seien: Größere Brennweiten und längere Glasröhren für noch größere Spiegel bedeuten mehr Strom bei gleichem Installationsaufwand. Das senke die „Stromgestehungskosten“, sagt er. Der Konkurrenz sind sie damit wieder meilenweit voraus. Dafür arbeiten sie hier Tag und Nacht. Und über diese Erfolge könnte Herr Fark stundenlang sprechen. Ansonsten redet der Wirtschaftsingenieur, wie alle hier, eher ungern.


Wer die Produktionshallen in Mitterteich betritt, kann Stift und Notizblock an der Türschwelle eigentlich wegwerfen. Denn hinter violett-blau beschichteten Stahl- und rosarot schillernden Spezialglasrohren lauert überall: das Betriebsgeheimnis. Wie viel, wie lange, wie heiß, wie schwer, wie teuer? – Fragen, die so beginnen, kontern Christoph Fark und Produktionsleiter Gottfried Haas mit routiniertem Charme: viel, lange, heiß, schwer, teuer. „Wir sind nicht nur zu Ihnen so“, entschuldigt sich Christoph Fark. „Wir haben auch bei allen Diensthandys am Standort die Fotolinsen verätzt.“ Unser Fotograf sei erst der fünfte, den man seit Produktionsbeginn 2004 hineingelassen habe.


Man mag das übertrieben finden. Aber auch scheinbare Nebensächlichkeiten könnten den Vorsprung verringern. In der Fotovoltaikbranche, dort wo Solarzellen entstehen, die nicht Sonnenwärme, sondern Sonnenlicht zu Strom machen, sind die Produktionsverfahren längst Allgemeingut. Es gibt Firmen, die den Herstellern Fabriken schlüsselfertig auf die grüne Wiese bauen. Dagegen existiert fast jeder Brennofen und jedes Messgerät in dieser kathedralenartigen Backsteinhalle nur fünfmal auf der Welt: einmal in Mitterteich und je zweimal an den Standorten in Spanien und den USA. Einige Substanzen und Apparate hat die Forschungsabteilung der Mutterfirma Schott AG entwickelt. Bisher gibt es mit Siemens nur einen Konkurrenten. Und natürlich ist alles geschützt. Aber reicht das deutsche Patentrecht auch bis China? „Eher nicht“, meint die Pressesprecherin.


„Hochzeitsfotos“ sind daher streng verboten. Man darf nur ohne Kamera zuschauen, wenn das Stahlrohr eines geheim gehaltenen Zulieferers nach aufwendiger Behandlung in ufoartigen Vakuumkammern vorsichtig in die Glasröhre der Schwesterfirma Schott Rohrglas fährt. Das, was sie hier Hochzeit nennen, dauert höchstens zwei Minuten: Im grellblauen Schein der Schweißlampe dreht sich das durchsichtige Rohr einmal um die eigene Achse. Dann sind Glas und Stahl für immer miteinander verschmolzen – in extremer Hitze wie in nächtlicher Wüstenkälte.


Dieser Glas-Metall-Verbund ist neben dem besonderen Aufbau des Receivers, der auf mehr als 96 Prozent seiner Oberfläche Sonnenenergie absorbieren kann, das zweite Erfolgsgeheimnis: Christoph Fark zieht weiße Baumwollhandschuhe an und streicht vorsichtig über eine der Röhren, die zur Qualitätskontrolle aufgereiht liegen. „Borosilikatglas kann man auf 220 Grad erhitzen und danach in eiskaltes Wasser tauchen. Es übersteht Temperaturschocks.“ Dieses Glas macht den Schott-Receiver so robust. „Wir haben eine neue Rezeptur entwickelt, die dazu führt, dass es denselben thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat wie der Metallkörper, mit dem wir es verschmelzen.“


So unterschiedliche Materialien wie Glas und Stahl dehnen sich also in den Schott-Receivern bei Hitze genau gleich aus. Der Verbund bricht nicht, ein physikalisches Wunder. Frühere Solarabsorber anderer Hersteller hatten oft genau an diesem Punkt ihre Schwachstelle. Immer wieder rissen sie unter der starken Spannung zwischen gläsernem Außen- und stählernem Innenrohr. Der Receiver wurde undicht und das Vakuum füllte sich mit Luft. Ohne Vakuum aber verschwindet – genau wie bei einer Thermoskanne – die Isolierung und die Hitze entweicht zu großen Teilen wieder in die Umgebung.


Schott Rohrglas aus Mitterteich hatte bereits in den 80er-Jahren reine Glasröhren für die ersten Parabolrinnenkraftwerke in den USA geliefert. Das Traditions-unternehmen hat hitzebeständiges Glas sogar erfunden. Bereits 1887 hatte Otto Schott in Jena das berühmte „feuerfeste“ Borosilikatglas entwickelt, das als „Jenaer Glas“ schnell in der Küche, in Chemielaboren und der Pharmaindustrie Karriere machte. Deshalb fragte das „National Renewable Energy Lab“ aus Golden im US-Bundesstaat Colorado um die Jahrtausendwende bei den Deutschen an, ob sie nicht einen ganzen Receiver entwickeln wollten. „Einfach war das nicht.“ Der Vorstandschef der Schott AG, Udo Ungeheuer, erinnert sich an technische Probleme und Widerstände in der Konzernleitung gegen das forschungsintensive Geschäftsfeld. „Aber ich war von Anfang an dafür: aus Businessgründen und wegen der Umwelt.“ Im Jahr 2004 lieferte Schott die ersten PTR 70 für das neue Kraftwerk „Nevada Solar One“ in den USA, das heute 15.000 Haushalte versorgt.


Seitdem Spanien die Einspeisung von Strom aus Solarthermie mit hohen Sätzen vergütet, wächst der Markt für diese Kraftwerke jährlich im zweistelligen Bereich. „Dieses Gesetz von 2007 war der Durchbruch für uns“, sagt Christoph Fark und lehnt sich beim Mittagessen im Stuhl zurück. Über Italien, Griechenland und die arabischen Länder bis hin nach Indien erkennen derzeit viele Länder, wie praktisch die großen, sonnenbefeuerten Dampfkraftwerke sind: Nicht alle Hitze, die das Solarfeld erzeugt, muss Sekunden später auf die Turbine geleitet und zu Strom verarbeitet werden. Riesige Speicher ermöglichen schon jetzt, die Energie acht oder sogar 15 Stunden lang zu stauen. Im Gegensatz zu Windrädern und Solarzellen läuft der Generator eines Parabolrinnenkraftwerks deshalb auch bei ungünstigem Wetter und in der Nacht. Das stabilisiert gerade kleine Stromnetze in Entwicklungs- und Schwellenländern. Die nationalen Aktionspläne von Marokko bis Indien bescheren Schott Solar langfristig Aufträge.


Es ist nur folgerichtig, dass die Firma Gründungsmitglied von Desertec ist, einen Mitarbeiter zu dem Industriekonsortium entsandt hat und jährlich 150.000 Euro nach München überweist. „Die Desertec-Industrie-Initiative haben wir gemeinsam mit dem Club of Rome entwickelt“, sagt Vorstandschef Ungeheuer stolz. Zusammen mit dem damaligen Präsidenten des Think Tanks, Prinz Hassan bin Talal von Jordanien, war der Manager 2007 nach Brüssel gereist, um dem Umweltausschuss des EU-Parlaments die Idee vom Wüstenstrom schmackhaft zu machen. „Ich gehe davon aus, dass sich das noch in diesem Jahrhundert wirtschaftlich auszahlt“, sagt der Mann, der für die Förderung innovativer Produkte 2005 das Bundesverdienstkreuz bekam. Schließlich wolle Schott seine Receiver auch vermarkten. Solarenergie sei ganz klar die Energieform der Zukunft.


Schon arbeiten die Schott-Techniker mit Partnerfirmen und Instituten an der nächsten Generation von Receivern, die nicht mehr Öl erhitzen, sondern flüssige Salze. Diese können noch viel heißer werden als 400 Grad. Bisher verwandeln Parabolrinnenkraftwerke etwa 15 Prozent der einfallenden Sonnenenergie in Strom. Dieser Wirkungsgrad ist vergleichbar mit dem vieler Siliziumsolarzellen. „Wir glauben, dass man das noch in Richtung 20 Prozent weiter entwickeln kann“, sagt Fark. Schließlich sei die Solarthermie eine junge Technologie.


Das ist wahr und auch wieder nicht. Schon 1913 hatte sich in Maadi, 15 Kilometer südlich von Kairo, eine aufgeregte Menschenmenge versammelt. Dort stellte der amerikanische Erfinder Frank Shuman das erste Parabolspiegelkraftwerk der Welt vor: Die Hitze aus fünf Spiegelreihen von 60 Metern Länge trieb über eine Dampfturbine eine Pumpe an, mit der die Bauern ihre Baumwollfelder bewässern konnten. Und die „Egyptian Gazette“ frohlockte: „Kostenloses Sonnenlicht gibt es in den Tropen im Überfluss.“ Der deutsche Kaiser war hochinteressiert. Doch der Erste Weltkrieg durchkreuzte alle Ausbaupläne für Afrika als Kraftwerk der Welt.


Wiedergeboren wurde die Technologie kurzzeitig nach den Ölkrisen der 70er-Jahre in den USA. Das erste Solarthermiekraftwerk entstand in der kalifornischen Mojave-Wüste und liefert seit 1984 Strom. Doch als die Preise für fossile Rohstoffe wieder fielen, ließ auch der Geldfluss aus Washington nach. Für Energieversorger war die Millioneninvestition wieder uninteressant. Jahrzehntelang wurden keine neuen Solarwärmekraftwerke gebaut. „Bis vor kurzem war die Parabolrinne nur einem kleinen Fachkreis bekannt“, sagt Christoph Fark. „Erst jetzt, erst in der zweiten Generation, werden wir sichtbar. Na klar verdanken wir das auch Desertec!“


In Mitterteich fixieren die Mitarbeiter der Mittagsschicht vorsichtig die nächsten 189 Receiver auf einer Holzkonstruktion für den Schiffstransport nach Übersee. Wenn sie die Atlantikfahrt überstehen, funktionieren sie mindestens 20 Jahre lang. Und während draußen der nächste kalte Regenschauer niedergeht, lodern in den Brennöfen der Fabrikhalle Höllenfeuer von über tausend Grad. Wie heiß genau, darf man natürlich nicht wissen.

 

Text: Katja Morgenthaler

Fotos: Henrik Spohler



greenpeace magazin.
Große Elbstraße 145d . 22767 Hamburg . Tel: 040/808 12 80 80 . Fax: 040/808 12 80 99 . gpm@greenpeace-magazin.de . www.greenpeace-magazin.de