18. Januar 2023 | TerraSAR-X und TanDEM-X Highlight-Bilder

Solarturmkraftwerke – aus Sonnenlicht wird Strom auf Abruf

Südafrika: Khi Solar One Power Station
In Raaswater, Südafrika befindet sich die Khi Solar One Power Station. Das Solarturmkraftwerk ist seit 2016 im Betrieb und hat eine Nennleistung von rund 50 Megawatt. In der TanDEM-X-Aufnahme hebt sich der Kreis der Sonnenspiegel auffällig hell ab. Die 2.120 Heliostaten sind zur Sonne ausgerichtet und reflektieren die Radarstrahlen in einem fast identischen Winkel, sodass sie strahlend zur Geltung kommen. Mit dem "Staring Spotlight"-Modus blickt der Satellit hier auf ein 3,9 Kilometer x 4,8 Kilometergroßes Gebiet mit einer Auflösung von 74 Zentimeter x 30 Zentimeter (Groundrange Richtung x Flugrichtung).
Bild: 1/4, Credit:
DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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Spanien: Plataforma Solar de Almeria
Das TanDEM-X Bild zeigt die Plataforma Solar de Almería (PSA) des spanischen Forschungszentrums CIEMAT. Seit 1982 nutzen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus ganz Europa die geballte Kraft der Sonne, um Hochtemperatur-Solartechnologien unter praxisnahen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Das DLR war an Planung und Aufbau der PSA maßgeblich mitbeteiligt und ist seitdem mit einer Forschungsgruppe vor Ort. Auf einer Fläche von mehr als 20.000 Quadratmeter befinden sich verschiedene Testeinrichtungen mit unterschiedlich geformten Spiegeln. Der Blick aus dem All macht die unterschiedlichen Strukturen und den komplexen Aufbau des Forschungsgeländes sichtbar.
Bild: 2/4, Credit:
DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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USA: Solarturm Ivanpah II im Zoom
Die USA gehören zu den weltweit größten Erzeugern von Solarenergie. Die Solarenergie stieg dort von 1,2 Terrawattstunden im Jahr 2010 auf 132 Terrawattstunden in 2020, was einem Anteil an der gesamten Stromproduktion von 11,4 Prozent entspricht. Der deutsche Radarsatellit TanDEM-X erstellte im Oktober 2022 eine besondere Detailaufnahme des kalifornischen Solarturms Ivanpah II. Dazu wurde die Anlage im „Staring Spotlight“-Modus mit einer Auflösung von 75 Zentimeter x 30 Zentimeter ermöglicht.
Bild: 4/4, Credit:
DLR (CC BY-NC-ND 3.0)
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Auf den Highlight-Bildern der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X sind Solarturmkraftwerke in Spanien, Südafrika und den USA zu sehen.
Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, Energie

Solarenergie wird zu einem immer bedeutenderen Energieträger weltweit. In Deutschland sind derzeit überwiegend Photovoltaik-Anlagen im Einsatz. Für sonnenreiche Länder sind außerdem Solarturmkraftwerke mit integrierten Wärmespeichern eine wertvolle Ergänzung. Sie speichern Wärme und können damit jederzeit Strom erzeugen – also auch dann, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Die neuen Highlight-Bilder der Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X präsentieren einzigartige Aufnahmen von der Erde im Wandel und zeigen auch solarthermische Kraftwerke auf der ganzen Welt.

Bei solarthermischen Anlagen bündeln bewegliche Spiegel, sogenannte Heliostate, das Sonnenlicht auf einen Solarturm. Die Spiegel werden dem Sonnenverlauf entsprechend nachgeführt. Dadurch entstehen Temperaturen von mehreren tausend Grad. In einem Wärmetauscher an der Spitze des Solarturms wird ein Wärmeträger-Medium erhitzt, üblicherweise Flüssigsalz. Sobald Strom erzeugt werden soll, versorgt der Speichertank einen Dampferzeuger mit Wärmeenergie. Der dort entstehende Dampf treibt eine Turbine an. Die Dampfturbine ist mit einem Generator verbunden, der die Bewegungsenergie schließlich in Strom umwandelt.

Verwandte Blicke aus dem All

Solarturmkraftwerke sind in Radaraufnahmen gut sichtbar, wenn Satellit und Sonne in einer günstigen Konstellation zueinander stehen. Die deutschen Zwillingssatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X fliegen auf einer sonnensynchronen, polaren Umlaufbahn gemeinsam um die Erde. Sie überfliegen den Äquator immer gegen 6 Uhr morgens und 18 Uhr abends. Dadurch kann stets Sonne auf ihre Solarzellen einfallen und die Satelliten mit Strom versorgen. Für ihre wissenschaftlichen Radar-Aufnahmen ist die Blickrichtung der SAR (Synthetic Aperture Radar) Antennen schräg zur Seite. Die Satelliten können daher in einem sehr ähnlichen Winkel auf die Solarspiegel schauen wie die Sonne. Die Heliostaten reflektieren die gesendete Radarstrahlung und werfen sie zum Satelliten zurück. Dadurch erscheinen die Spiegel im Radarbild sehr hell.

Zur besseren visuellen Darstellung hat das DLR-Expertenteam über die Bilder noch einen zusätzlichen Filter gelegt, der die Rauigkeit der aufgenommenen Strukturen berücksichtigt. Glatte Flächen sind rötlich einfärbt, raue Flächen erscheinen grünlich. Dadurch entstehen diese farbenfrohen Radarbilder.

In der Bildergalerie findet sich unter anderem eine Ansicht aus dem spanischen Almeria. Die Solarforschungsanlage Plataforma Solar (Bild 2) ist das größte europäische Forschungs-, Entwicklungs- und Testzentrum für konzentrierte Solartechnologie. Eigentümer und Betreiber ist das spanische Forschungszentrum CIEMAT. Das DLR ist dort seit über 30 Jahren mit einer Forschungsgruppe vor Ort und nutzt einige der Testanlagen, um Innovationen und die breite Nutzung von Solarenergie voranzutreiben.

Solarenergie in Deutschland

Aufgrund der meteorologischen Bedingungen und des großen Platzbedarfs gibt es in Deutschland noch keine kommerziellen Solartürme. Das DLR betreibt in Jülich aber eine Testanlage für solarthermische Kraftwerke und für die Entwicklung solarer Brennstoffe. Die Forschenden arbeiten daran, die Kraftwerke bei der Stromgewinnung und den entstehenden Kosten noch effizienter zu machen. In Deutschland bringen vor allem Photovoltaik-Anlagen die Sonne in die Steckdose. Im Jahr 2021 deckten sie rund zehn Prozent des Strombedarfs in Deutschland. Alleine dadurch konnten fast 34,4 Millionen Tonnen Kohlenstoffdioxid (CO₂) eingespart werden – ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Angesichts der Energiekrise überzeugt die Sonnenkraft weiter und zählt derzeit auch zu den günstigsten Energiequellen zur Stromerzeugung. Bundesweit sind bisher 2,2 Millionen Photovoltaik-Anlagen mit einer Leistung von 59 Gigawatt installiert und der Ausbau schreitet kontinuierlich voran.

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DLRmagazin 171 – Den schlafenden Riesen wecken

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Wärmepumpen, Windthermie, Energiesystem-Analysen oder Heizen mit Kalk, die DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler forschen in verschiedenen Bereichen für die Wärmewende. Das Titelthema dieses DLRmagazins gibt einen Überblick über die Potenziale von Wärme. Außerdem geht es um ein Team von außergewöhnlichen Robotern sowie um die Frage, warum sich die Arktis schneller erwärmt als der Rest der Welt.