Super-Turbinen und Solar-Türme

Steigender Energieverbrauch erfordert neue Technologien

Was vor rund 250 Jahren in Watts Werkstatt begann, beschäftigt noch immer Ingenieure auf der ganzen Welt. Nach wie vor sind sie getrieben von der Suche nach der perfekten Dampfmaschine. Heute sind es allerdings Dampfturbinen, die die Dampfkraft ausnutzen. Doch auch die Weiterentwicklung von Solaranlagen steht im Fokus der Forscher.

Turbinenbau heute
Turbinenbau heute Quelle: ZDF

Mit dem wachsenden Hunger nach Energie wachsen auch die Turbinen und ihre Leistung. Der Bau der gigantischsten Turbine der Welt für das gewaltige Kernkraftwerk auf der finnischen Insel Olkiluoto hat die Ingenieure vor neue Herausforderungen gestellt. 320 Tonnen, so viel wie vier Güterlokomotiven, wiegt alleine der Turbinenrotor, der mit 1500 Umdrehungen pro Minute durch das Turbinengehäuse jagt. An den Schaufel-Enden entsteht dann doppelte Schallgeschwindigkeit, die auftretenden Kräfte entsprechen dem Gewicht eines Airbus A380 - an jeder einzelnen Schaufel.

Größter gebauter Atommeiler

Turbine groß
Turbine groß Quelle: ZDF

Die Riesenturbine dient zur Stromerzeugung. Im Kraftwerk installiert, wird durch ihre Schaufeln über 300 Grad heißer Wasserdampf strömen und sie in Rotation versetzen. Läuft die Turbine auf Hochtouren, wird die Drehkraft auf mächtige Generatoren übertragen. In Olkiluoto ist es der dritte Reaktorblock, der damit entsteht. Zwei andere Reaktoren sind schon seit Jahrzehnten in Betrieb. Es ist der erste Neubau eines Kernkraftwerks in Westeuropa seit der Katastrophe von Tschernobyl 1986. Und es ist der bislang größte gebaute Atommeiler. 1600 Megawatt kann die Anlage liefern, die beiden älteren Reaktoren liefern jeweils etwa die Hälfte an elektrischer Energie. Der Aufbau eines Kernkraftwerkes ist ähnlich dem eines herkömmlichen Kraftwerkes, in dem fossile Brennstoffe für Wärmeenergie sorgen. Im Fall eines Atomreaktors wird allerdings Uran 235 als Bennstoff benutzt. Uran-Atomkerne werden kontrolliert gespalten, dabei wird Wärmeenergie freigesetzt, die von Kühlwasser in einem abgetrennten Kühlkreislauf aufgenommen wird. Unter 160 Bar Druck im Kühlkreislauf entstehen Temperaturen von rund 330 Grad. Damit wird Wasserdampf erzeugt, der auf die Turbine geleitet wird. In Olkiluoto werden insgesamt drei hintereinander geschaltete Turbinen arbeiten. Die Kraftanlage, Turbinen und Generatoren haben zusammengenommen eine Länge von insgesamt 70 Metern. Damit ist das neue Kernkraftwerk in Olkiluoto die größte jemals von Menschen gebaute Anlage zur Erzeugung von Energie, die größte Dampfmaschine der Welt.

Solarturmkraftwerke

Rund zweieinhalb Jahrhunderte nach Watts legendärer Erfindung benötigt die Welt mehr Energie als je zuvor. Doch fossile Brennstoffe gehen zur Neige und Atomkraft samt der ungelösten Frage der Endlagerung von Atommüll birgt nach wie vor unwägbare Risiken. Bei der Suche nach Alternativen ist die Sonne, die größte natürlich Energiequelle der Menschheit, immer mehr in den Fokus der Forschung gerückt. Wenn es gelänge, die Sonnenenergie zu nutzen, die auf die Fläche der Sahara auftrifft, dann wäre das Energieproblem auch für zukünftige Generationen gelöst, so haben Forscher errechnet.

Solarturm
Solarturm Quelle: ZDF

Als eine Technik, mit der die Sonnenenergie in besonderem Maße nutzbar gemacht werden kann, gilt die Solarturmtechnik. In Jülich bei Aachen wird an einem Versuchskraftwerk gebaut, eine weitere Versuchsanlage, die spanische Plataforma Solar beiAlmeria, liefert bereits handfeste Forschungsergebnisse. In der Anlage bündeln Hunderte von Spiegeln, verteilt auf einer Fläche von der Größe eines Fußballfeldes, die auftreffenden Sonnenstrahlen. Die Spiegelflächen werden automatisch so gesteuert, dass sie dem Lauf der Sonne folgen und alle das Sonnenlicht auf eine Brennkammer an der Spitze eines Turms lenken. Dort wird Luft auf 700 Grad erhitzt. Mit dieser Hitze wird aus Wasser Wasserdampf erzeugt, der eine herkömmliche Turbine antreibt - im Prinzip also nichts anderes als eine Dampfmaschine.

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