Fallwindkraftwerk
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In einem Fallwindkraftwerk, oder Fallluftkraftwerk wird von der Sonne erwärmte Luft durch Besprühen mit Wasser abgekühlt und fällt in einem Kamin nach unten. Turbinen erzeugen aus dieser künstlichen Luftströmung elektrischen Strom.
Der Kraftwerkstyp wurde erstmals 1975 von dem amerikanischen Ingenieur Dr. Phillip Carlson beschrieben und patentiert. Seit den neunziger Jahren bemüht sich insbesondere der israelische Professor Dan Zaslavsky vom Technion Institut in Haifa/Israel um die Weiterentwicklung und Realisierung dieser Technologie. [1].
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[Bearbeiten] Funktionsprinzip
Fallwindkraftwerke benötigen keinen Kollektor zur Umwandlung der Sonnenenergie. Bei diesem Prinzip wird lediglich ein hoher Kamin verwendet, in dessen oberem Teil Wasser eingesprüht wird. Das verdunstende Wasser entzieht der Luft Wärme, diese kühlt sich um etwa 12 °C gegenüber der Außenluft ab und fällt innerhalb des Kamins mit Geschwindigkeiten bis 20 m/sec nach unten. Am Fuß des Kamins werden ähnlich wie beim Aufwindkraftwerk Windräder angeordnet, die dann Strom erzeugen.
[Bearbeiten] Leistung/Wirkungsgrad/Ertrag/Kosten
Türme mit ca. 1200m Höhe und 400m Durchmesser sollen an geeigneten Standorten Leistungen von bis zu 900 MW erreichen bzw. eine Brutto-Leistung von ca 600 MW zu ungefähr 2/3 des Jahres bereitstellen können.[2]. Fallwindkraftwerke kämen damit auf eine Leistung und Betriebsdauer, die mit konventionellen fossilen und atomaren Kraftwerken vergleichbar ist.Der Wirkungsgrad erreicht auch hier nur ca. 1 - 2%, ist aber aufgrund der "unendlichen" und kostenlosen Ressource "warme Luft" unerheblich. Etwa 1/3 der erzeugten Bruttoelektrizität wird als Pumpenergie benötigt, um das zu verdampfende Wasser auf die Spitze des Kamins zu transportieren. Da sich der Wirkungsgrad bei kleineren Anlagen deutlich verschlechtert, führt dies dazu, dass nur große Anlagen wirtschaftlich tragfähig erscheinen. Dies bedingt ein beträchtliches Risiko für Investoren, die immerhin um die 1,5 Milliarden € aufbringen müssten. Die von den Planern angegeben Kosten von 2,5 ct/kWh an besten Standorten (Küste des Persischen Golfs und des Roten Meeres, Westafrikanische Küste, Namib-Wüste, Niederkalifornien, Atacama-Wüste, Teile Australiens) sind daher auch noch nicht belastbar.
[Bearbeiten] weitere Leistungskomponenten
Ein großer Vorteil der Technologie besteht darin, dass sie auch ohne direkte Sonneneinstrahlung, also auch nachts funktioniert, ohne dass aufwändige Speichertechnologien eingesetzt werden müssten. In Regionen mit großen Reliefunterschieden käme als weiterer Pluspunkt die Möglichkeit hinzu, die notwendige Wassermenge in hochgelegenen Speicherseen zwischenzulagern, in Zeiten großen Strombedarfs abzurufen und zu Zeiten geringen Bedarfs wieder aufzufüllen. Die Kraftwerke könnten so in geradezu idealer Weise schwankenden Strombedarf ausgleichen. Als weitere Nutzungen kommen die kostengünstige Entsalzung von Meerwasser, die Kühlung von Kraftwerken, Industrieanlagen oder Siedlungen, die Entsalzung kritisch belasteter Flüsse und Kanäle und die Aufzucht von Fischen in den Zuleitungskanälen in Betracht.
[Bearbeiten] Umwelteinflüsse
Der Wasserverbrauch eines solchen Kraftwerks beträgt etwa 1 Kubikmeter pro 6 kWh, d.h. für die im Beispiel erzeugte Elektrizität von 3,4 TWh/a werden 560 Mio. m³ Wasser pro Jahr benötigt, deshalb wird i.d.R. Meerwasser zum Einsatz kommen. Dabei nimmt das Anheben von 1 m³ Wasser auf 1,2km Höhe bei 100% Wirkungsgrad des Pumpsystems ca. 3,3kWh in Anspruch. Die Erzeugung von entsalztem Wasser und die Klimatisierung und Beregnung der umliegenden Landstriche durch den kühlen, feuchten Fallwind sind mögliche positive Nebeneffekte dieses Prinzips, das damit eine interessante Option zur Besiedelung von Wüstenregionen bieten könnte. Der Salzaustrag aus dem Kamin muss dabei vermieden werden, da dies zur Versalzung der umliegenden Böden führen würde. Aus dem gleichen Grund ergeben sich die bedeutendsten möglichen Umweltgefahren durch mögliche Brüche oder Leckagen der Wasserzuflußleitungen/-kanäle. Die über 1000 m hohen Türme könnten zu gewissen Landschaftsbeeinträchtigungen führen, der Flächenverbrauch ist aber im Vergleich zu anderen solaren Energieformen gering.
[Bearbeiten] Projekte
Die Realsierung eines ersten Prototyps wird seit mehreren Jahren im Wadi Araba in Israel nahe Elat vorangetrieben, scheitert aber wohl im Moment an fehlenden finanziellen Resourcen.[3]. Ein weiteres Projekt soll in Indien im Bundesstaat Rajasthan anlaufen.
Eine Weiterentwicklung.[4] des Kraftwerkstyps wird von Robert J. Rohatensky vorgeschlagen, über die technische und finanzielle Machbarkeit kann hier allerdings keine Aussage getroffen werden.
