Solar- und Kernenergie passen gut zueinander

Für Ingenieure von Holtec International im US-Bundesstaat Florida ergänzen sich Solar- und Kernenergie geradezu ideal. Der Gesamtwirkungsgrad steigt und die Produktion von Solarstrom wird mit Hilfe eines technologischen Tricks planbar. Pläne für den Bau der ersten Anlage sind bereits fertig. Von Wolfgang Kempkens

Bild: via Holtec

Durch die Brille von Ideologen betrachtet sind Solar- und Kernenergie unvereinbar. Die eine Energieform ist gut, die andere abgrundtief schlecht. Diese Brille haben die Ingenieure von Holtec International in Jupiter im US-Bundesstaat Florida noch nie aufgesetzt. Für sie ergänzen sich die beiden Stromerzeugungsarten geradezu ideal. Der Gesamtwirkungsgrad steigt und die Produktion von Solarstrom wird mit Hilfe eines technologischen Tricks planbar. Pläne für den Bau der ersten Anlage sind bereits fertig.

Eines der beiden Herzstücke ist ein relativ kleiner Reaktor mit einer Leistung von 300 Megawatt – die weltweit größten, die in China und Finnland laufen, kommen auf 1600 Megawatt. Solche Small Modular Reactors (SMR) sollen künftig auf alten Kohlekraftwerksflächen errichtet werden. Diese böten nach dem Abriss der Kohlenmeiler in der Regel genug Platz für alle Komponenten der Combined Nuklear/Solar Power Plant (CNSP), meint Kris Singh, CEO des Unternehmens. Zudem könne man gleich die vorhandene Infrastruktur zur Einspeisung des Stroms ins Netz nutzen.

Zweites Herzstück ist ein Solarturmkraftwerk mit beweglichen Parabolspiegeln, die dem Lauf der Sonne folgen und in einem Dreiviertelkreis um einen Turm angeordnet sind. Unterhalb der Spitze des Turms befindet sich der sogenannte Receiver, auf den die Spiegel die Wärmestrahlen der Sonne konzentrieren. Die darin befindlichen Keramikkügelchen erhitzen sich auf bis zu 900 Grad Celsius. Luft, die hindurchströmt, transportiert die Wärmeenergie in einen Hochtemperaturspeicher.

Dort wird sie in Form von flüssigem Salz zwischengelagert. Derartige Speicher sind bereits an vielen Solarturmkraftwerken vor allem in Spanien und den USA installiert. Auch diese können Strom produzieren, wenn die Sonne untergeht oder von Wolken verdeckt ist. Das Salz erreicht eine Temperatur von mehreren 100 Grad. Der Wärmespeicher ist quasi die Alternative zu Batterien, die Strom direkt für schlechte Zeiten speichern. Diese müssen allerdings nach zehn Jahren ersetzt werden, während ein Wärmespeicher 60 Jahre durchhalten soll.

Infografik: Holtec

Im Normalbetrieb werden die Wärme, die im Reaktor erzeugt wird, und ein Teil der solaren Energie genutzt, um Dampf zu erzeugen, der einen Turbogenerator zur Stromerzeugung rotieren lässt. Im Speicher bleibt stets so viel Wärme zurück, dass auch an wolkigen Tagen oder nachts noch Energie entnommen werden kann, um Dampf zu erzeugen. Gemeinsam sind Reaktor und Solarkraftwerk weitgehend wetterunabhängig. Zumindest ist die Stromerzeugung planbar, sodass auch bei Dunkelflaute, also bei schwachem Wind und fehlender Sonneneinstrahlung, noch Strom produziert werden kann.

„Unser Konzept verbindet die Vorteile der Kernenergie – hohe Energiedichte, emissionsarm, grundlastfähig – mit denen der Solarenergie, bei der es keine Brennstoffkosten und geringe regulatorische Hürden gibt“, sagt Singh. Eine CNSP habe einen viel höheren thermodynamischen Wirkungsgrad als das Kernkraftwerk allein und würde Solarenergie zu einem integralen Bestandteil der Grundlastversorgung machen.

„Wir glauben, dass eine geschickte Kombination von Atom- und Solarenergie eine überzeugende Lösung für Nationen bietet, die von der Sonne verwöhnt sind und auf fossile Brennstoffe verzichten möchten“, sagt Singh.

Zwei SMR-300 sollen auf dem Gelände der Palisades Nuclear Power Plant am Ostufer des Michigansees im US-Bundesstaat Michigan gebaut werden, allerdings noch ohne Solaranlage. Auch Großbritannien, das bis 2050 24 Gigawatt neue Kernkraftwerksleistung neu bauen will, ist an dem Holtec-Kernkraftwerk interessiert. Angesichts des auf der Insel vorherrschenden Wetters dürfte die Solarkomponente dort allerdings wegfallen.


Wolfgang Kempkens studierte an der Techni­schen Hochschule Aachen Elektrotechnik. Nach Stationen bei der „Aache­ner Volkszeitung“ und der „Wirtschaftswoche“ arbeitet er heute als freier Journalist. Seine Schwer­punkte sind Energie und Umwelt.

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Kommentare ( 54 )

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54 Comments
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Mausi
8 Tage her

„Angesichts des auf der Insel vorherrschenden Wetters dürfte die Solarkomponente dort allerdings wegfallen.“
Hahaha, also reine Kernkraft. Nix mit „passen gut zueinander“. Was würde das Wetter in D hergeben?
Bis D anfängt, über das Thema Energiewende ernsthaft nachzudenken, sind wir wirtschaftlich längst tot. Wenn wir Glück haben, zerstören Sonne und Wind nicht die gesamte EU Versorgung, und wir können unseren Strom aus dem „Umland“ beziehen.

Last edited 8 Tage her by Mausi
joly
18 Stunden her
Antworten an  Mausi

Wir sind mit allem verwöhnt was man für die Energieerzeugung braucht. Leider sind unsere politischen Bedenkenträger und Ideologen unfähig ganzheitlich zu denken. Der gesamte Rheingaben ist ein Heißgraben. Auf deutsch: rechts und links dieses Grabens gibt es sehr heißes Grundwasser häufig mit Mineralien angereichert. Die halbe Pfalz liegt auf solch einer heißen Wasserblase mit einem riesigen Mineralgehalt der uns das größte Siliciumvorkommen in West- und Mitteleuropa offeriert. Aber Malu will es nicht ausbeuten lassen – weder für Strom und Fernwärme noch für die Mineralien. Wir sitzen auf massenhaft Kohle. Braun- und Steinkohle. Wir sollen diese Kohle nicht nutzen dürfen. Einfach… Mehr

Peterson82
8 Tage her

Wie man in der Wirtschaftswoche unlängst geschrieben hat ist man bereits dabei die ehemaligen Kohle-Meiler-Grundstücke weiterzunutzen. Nur eben für Gaskraftwerke. Und geht es nach den Experten, ließe sich sogar mit wenigen Millionen Euro (40x günstiger als Neubau) ein vorhandenes Steinkohlkraftwerk zu einem 600MW Gaskraftwerk umbauen. Warum also sollte man kleine Reaktoren (herkömmlicher Bauart) mit allen bekannten Problemen bei der Produktion, beim Betrieb und beim Abbau in Betrieb nehmen (ohne den Staat kaum bis gar nicht versicherbar) wenn es die Gaskraftwerke noch wesentlich flexibler schaffen? Zudem ist es ihnen ziemlich egal ob sie mit Biosgas oder normalem Erdgas befeuert werden. Und… Mehr

HPs
8 Tage her
Antworten an  Peterson82

In Heilbronn gibt es so ein Beispiel. Auf dem Gelände des Kohlekraftwerks soll ein komplett neuer GuD-Block entstehen. (Block8). Von Block7, 750MW Steinkohle wird nur der Kühlturm übernommen.
Bzgl. Block8 – weiss man schon wer zahlt ? Bzgl. H2 – wieviele Fragezeichen gibt es hier ?
Klimaschützer wollen auch diese Anlage nicht.
„Von einem fossilen Brennstoff zum anderen“.

HPs
8 Tage her

Die beigefügte Grafik, zeigt nicht wie der SMR300 in das System eingebunden ist. Ich sehe in der Grafik den (Solar) Power Tower, der nach Aufnahme der Solarenergie die Wärme, in einem Primärkreislauf, über das Trägermedium Solarsalz (Molten Salt) an einen Wärmetauscher (Green Boiler) übergibt, die Wärme dort an den Sekundärkreislauf (klassischer Wasser/Dampf-Kreislauf) abgibt, und danach wieder über eine Solarsalzpumpe wieder dem Power Tower zugeführt wird. Laut TE-Text sind sehr hohe Temperaturen möglich. „ … Die darin befindlichen Keramikkügelchen erhitzen sich auf bis zu 900 Grad Celsius … „ Von SMR300 ist nichts zu sehen, so dass man den Artikel auf… Mehr

TschuessDeutschland
8 Tage her

Eine ähnliche Idee gab es schon einmal in USA, in der kalifornischen Wüste wurden hunderte von beweglichen Spiegeln aufgestellt, die das Sonnenlicht auf einen Turm in der Mitte der Spiegel fokussieren sollten, in dem dann Salz schmelzen sollte, das eine Turbine antreibt. Eingeweiht wurde das Ganze damals von Conan dem Barbaren, Tschuldigung, dem damaligen kalifornischen Gouverneur österreichischer Abstammung (you see a desert – i see opportunadi !). Dann stellte sich heraus daß die Spiegel sehr empfindlich waren und das Wüsten-Klima sehr unschön für eine solche Konstruktion. Die Reste davon stehen heute noch in der Wüste rum – allerdings ohne das… Mehr

Last edited 8 Tage her by TschuessDeutschland
Or
8 Tage her

So ganz erschließt sich mir der Sinn von der Solar Einheit dieses Kraftwerks nicht. Bis darauf, daß’es es teurer und reglungsaufwändiger macht und mehr Platz benötigt. Denn in der Winterzeit, wenn ich das max. an Strom benötige, hab ich in der Regel keine Sonnenstunden.
Und in der Sommerzeit, müssen wir wg. der vielen Sonnenstunden und der schon bestehenden PV heute schon, den Strom teuer im Ausland verklappen.

P.Schoeffel
9 Tage her

Natürlich kann man sowas bauen, aber wozu: Auch bei wolkenlosem Himmel liefert die Sonne nur ca. 1kW/m^2. Und das auch nur bei senkrechtem Einfall auf den Spiegel. Mehr is´ nicht. Um 300MW per Sonne zu gewinnen, braucht man (ohne Verluste) einen Spiegel von c. 600m Durchmesser. In 2 Achsen nachführbar. Das wird wohl nichts. Wenn man das Monstrum in viele kleine Einzelspiegel zerlegt, bekommt man das gleiche wie die üblichen PV-Wüsten, nur exorbitant teurer, weil die Nachführung (pro Segment) dazukommt. Ein vielleicht möglicher ( über sowas wie Windlast denkt man am besten garnicht erst nach) Heliostat mit 100m Durchmesser kommt… Mehr

AndreasH
9 Tage her

Eine interessante Idee, aber weshalb sollte man in einem solchen Solar-Kern-Kraftwerk die solare Komponente überhaupt nutzen? Welchen substantiellen Vorteil bietet Solar da, ausser dass die (vergleichsweise günstigen) Kernbrennstäbe länger halten? Und ganz nebenbei ist der Bau jeglicher Art von Kernreaktoren in Europa immens teuer. Irgendwas zwischen 15 und 40 Milliarden Euro sind zu berappen. Für soviel Geld kann man sehr viele Solarzellen, Windturbinen und Gaskraftwerke bauen. Das hat natürlich auch Nachteile, wie z.B. dass man das Netz ertüchtigen muss. Egal wie, CO2-neutraler Strom wird uns viel Geld kosten, da beisst die Maus keinen Faden ab.

Michael M.
8 Tage her
Antworten an  AndreasH

Bleibt eigentlich nur folgende Frage offen, warum nur muss Strom per se CO2-neutral sein? Etwa weil die C02-Konzentration in der Atmosphäre mit einer angeblichen (Temperaturmessung, noch dazu über Jahrtausende, ist ein komplexes und äußerst fehleranfälliges Thema) Erderwärmung korreliert?
Eine Korrelation (sofern diese überhaupt besteht) heißt aber noch lange nicht, dass auch eine Kausalität besteht. Also schlussendlich doch mehr als eine offene Frage 🤔.

Last edited 8 Tage her by Michael M.
ramseshelge
9 Tage her

Es gibt eben Menschen, die nachdenken und etwas bewirken wollen und können. Sicher gibt es da auch noch weitere Möglichkeiten, also bitte, unbedingt weiter machen und entwickeln. Und ,,umzingelt“ die Grünidiotologen mit der Realität. Denen ist zwar nicht zu helfen, doch hilft es, diese Dummschwätzer aus der Politik zu entfernen.

wegmitdenaltparteien
9 Tage her

Ich entstamme der Erbsenzählerfraktion und bin in den Naturwissenschaften eher eine Niete, es stellt sich hier die Frage, ob die Kombination mit “ Solar “ einen signifikanten Vorteil auf der Kostenseite erwirtschaftet. Die Dual Fluid Reaktoren sind eine kostengünstige Möglichkeit Strom zu sehr wettbewerbsfähigen Preisen auf den Markt zu bringen. Die Frage ist doch ob das hier beschriebene Modell tatsächlich ökonomische Vorteile bietet oder nur “ ideologisch “ motiviert ist.
Hier fehlt mir ein Vergleich!

Endlich Frei
9 Tage her

So wie ich es gelesen habe – ich lasse mich gerne eines Besseren belehren – sind die deutschen KKWs „nachhaltig“ abgeschaltet worden. Soll heißen, dass sie mit grüner Gründlichkeit einer „nachhaltigen“ Zerstörung zugeführt wurden und entweder gar nicht mehr oder nur mehr für sehr teures Geld reaktiviert werden können. Freilich erkennt jeder heute – wie schon vor dem Ausstieg – wie verheerend der Entschluss für diese Abschaltungen waren. Sinn machten diese Abschaltungen schon deshalb nicht, weil ersatzweise neue Atomstromkapazitäten z. B. in Frankreich und den Niederlanden geschaffen werden. Bei den Planungen sind Atomstromexporte nach Deutschland gleich miteinkalkuliert. Inwiefern also macht… Mehr

Last edited 9 Tage her by Endlich Frei
Dr.KoVo
9 Tage her
Antworten an  Endlich Frei

Es ist nicht nur der Neubau von KKW. Das ganze drumherum fehlt auch. Personal, Wissen, Bürokratie u.s.w. Das ist nicht so schnell zu ersetzen. Das Wissen ist weg. Die Fachleute im Ausland.