Solar-Reports:

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• Gebäudeintegrierte Photovoltaik auf dem Weg zum Massenprodukt
• Photovoltaik-Trends 2010: Weltweites Wachstum; Verunsicherung auf dem deutschen Markt
• Solar unterstütztes Heizen und Kühlen von Gebäuden: Technik, Märkte und Perspektiven
• Photovoltaik-Markt der USA wird bis 2012 die Nachfrage weltweit anführen
• Farbstoff-Solarzellen und Organische Photovoltaik: Dritte Generation der Dünnschicht-Technologie vor dem Durchbruch
• Konzentrierte solarthermische Energie: enorme Potenziale in der MENA-Region

TREC sieht die Einspeisung von Wüstenstrom in das europäische Netz als ergänzende Maßnahme und keinesfalls als Alternative zur Nutzung europäischer erneuerbarer Energieressourcen. Der Strom aus der Wüste soll sowohl die Senkung der CO2-Emissionen in den MENA-Staaten selbst als auch in Europa beschleunigen und die Energiesicherheit auch in jenen EU-Ländern erhöhen, in denen der Ausbau der erneuerbaren Energien noch wenig fortgeschritten ist - und das zu langfristig sinkenden Strompreisen. Da die Umsetzung des Konzepts mindestens zwei Jahrzehnte in Anspruch nehmen wird, sind sofort entsprechende politische Maßnahmen zu ergreifen und ein förderlicher wirtschaftlicher Rahmen ist umgehend zu schaffen, betont TREC.

Bewährte Technologien stehen längst zur Verfügung

TREC setzt in erster Linie auf Windenergie und konzentrierte Sonnenenergie (Concentrating Solar Power; CSP), mit der in solarthermischen Kraftwerken Strom erzeugt wird, der mit Hilfe von verlustarmer Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ) an die Verbraucher in Europa geliefert werden soll. Die erforderlichen Technologien stehen längst zur Verfügung und haben sich bereits bewährt. Was bislang fehlt sind der politische Wille zu einer solchen Energiewende, Rahmenbedingungen, in denen diese Stromversorgung ihre durchaus realistische Konkurrenzfähigkeit zur herkömmlichen Produktion aus fossil-atomaren Quellen beweisen kann - und der nötige Mut potenzieller Investoren. Das internationale Netzwerk aus Wissenschaftlern und Politikern will sein Konzept, das auch Photovoltaik, Wasserkraft, Erdwärme und Biomasse an den jeweils am besten geeigneten Standorten umfasst, nun zusammen mit Vertretern aus Politik, Industrie und Finanzwelt umsetzen.

Wird in solarthermischen Anlagen auch die bei der Stromerzeugung entstehende Abwärme genutzt, zum Beispiel zur Erzeugung von Kälte, industriellem Prozessdampf oder zur Meereswasserentsalzung, können im Idealfall bis zu 25 Prozent der eingefangenen Strahlung in Strom und zusätzlich bis zu 40 Prozent in Nutzenergie umgewandelt werden. Dies übertrifft laut TREC den Energienutzungsgrad herkömmlicher Photovoltaikanlagen um das Vier- bis Sechsfache.

Werden STK in den nächsten Jahren im großen Stil gebaut und die Kostensenkungsmöglichkeiten durch eine Massenfertigung genutzt, sind nach Berechnungen des DLR langfristig Erzeugungskosten einschließlich der Übertragung nach Europa von etwa fünf Eurocent pro Kilowattstunde möglich. Schon jetzt liegen die solaren Stromerzeugungskosten eines STK nach Berechnungen von TREC und DLR bei etwa 15 bis 20 Cent pro Kilowattstunde, also deutlich unter jenen der Photovoltaik. Im Hybridbetrieb, bei besserer Auslastung des Dampfkraftwerks mit zugefeuertem Brennstoff, können sie sogar unter 10 ct/kWh liegen. Die Stromerzeugungskosten einer modernen Windenergieanlage mit 2.000 Kilowatt Leistung betragen gegenwärtig nach Berechnungen des Bundesverbandes Windenergie an einem durchschnittlichen Standort 6,4 ct/kWh; sie lagen vor 15-20 Jahren aber auf einem ähnlichen Niveau wie Kosten solarthermischer Kraftwerke. Ebenso wie bei der Markteinführung der Windenergie seien deshalb öffentliche Investitionen nötig, um die Potenziale solarthermischer Kraftwerke zu erschließen, betont TREC.

Studien belegen Machbarkeit und hohe Stromerträge

Zwei Studien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus den Jahren 2005 und 2006 belegen mit satellitengestützten Daten, dass STK in weniger als 0,3 Prozent der Wüstengebiete von MENA genug Strom für den steigenden Bedarf der MENA-Staaten selbst und auch für Europa erzeugen können. Darüber hinaus kann auf diese Weise auch Meerwasser entsalzt und damit Trinkwasser bereitgestellt werden. Ergänzt um Windenergieanlagen, welche beispielsweise die kräftigen Passatwinde im Süden Marokkos in Strom umwandeln, eröffnet sich eine Perspektive für die sichere und klimafreundliche Stromversorgung in neuen Dimensionen.

250 Gigawattstunden Strom pro Quadratkilometer und Jahr

Die DLR-Forscher Franz Trieb und Hans Müller-Steinhagen errechneten, dass auf einem Quadratkilometer Wüste jährlich rund 250 Gigawattstunden Strom produziert werden können.

Wüsten-Gleichstrom mit Hochspannung nach Europa

Um den im mittleren Osten und in Nordafrika produzierten Strom beispielsweise nach Deutschland zu transportieren, setzt TREC auf die Hochspannungs-Gleichstromübertragung (High Voltage Direct Current; HVDC oder HGÜ), denn das herkömmliche Wechselstrom-Netz (Alternate Current; AC) ist nicht in der Lage, Elektrizität über einige tausend Kilometer lange Strecken zu transportieren. Bei Unterwasserleitungen ist sogar schon nach etwa 100 Kilometern Schluss. Die Lösung ist eine Kombination von herkömmlichen AC-Netzen zur lokalen Stromverteilung und der HVDC-Übertragungstechnologie für den Ferntransport. Diese zeichnet sich aus durch geringe Übertragungsverluste und wird bereits zwischen Norwegen und Deutschland sowie dutzenden anderen Stellen auf der Erde eingesetzt.

Hohe Solarstromproduktion und geringe Transportverluste

Nordafrika ist bereits durch Stromkabel mit Europa verbunden, die lediglich ausgebaut werden müssen, so Dr. Gerhard Knies von der TREC. "Diese Kabel gehen durch das Meer und wir nutzen den Hochspannungstrick", so der promovierte Physiker. "Wenn man Energie durch ein Stromkabel transportiert und man erhöht die Spannung auf das Zehnfache, dann sinken die Verluste auf ein Hundertstel" erklärt Knies. Die Verluste bei der Hochspannungs-Gleichstromübertragung liegen in der Größenordnung von nur 3 % je 1.000 Kilometer. Beim Transport nach Europa würde dies bedeuten, dass je nach Entfernung lediglich 10 bis 15 Prozent verloren gehen. In Nordafrika kann aber zwei bis drei Mal so viel solarthermischer Strom gewonnen werden, als mit den gleichen Anlagen in Europa möglich wäre. HGÜ-Leitungen mit Kapazitäten von bis zu 1,5 Gigawatt werden von ABB und Siemens bereits seit vielen Jahren über weite Strecken eingesetzt. Die Anbindung Nordafrikas und des Nahen Ostens stelle kein Problem dar, bestätigten die beiden Unternehmen auf dem "World Energy Dialogue" auf der Hannover Messe 2006.

Mehr Versorgungssicherheit ohne Öl, Gas und Atom

Wie unsicher die Versorgung mit Öl ist, wissen die Europäer seit der ersten Ölkrise 1973; dass der Gashahn nicht immer offen steht, zeigte Russland erst kürzlich. Und über die atomaren Risiken vor Ort einschließlich der Gefahren von Atomtechnologie in politisch instabilen Ländern sind sich die meisten einig. Das TREC-Konzept setzt den Öl- und Gasmonopolen eine Vielzahl von solarthermischen Kraftwerken und Windenergieanlagen entgegen, die auch von vielen privaten und öffentlichen Eigentümern betrieben werden sollen. Die Schaffung von Arbeitsplätzen in den MENA-Ländern, der Handel mit Wüstenstrom und die damit verbundenen wirtschaftlichen und sozialen Verbesserungen können zusätzliche Sicherheit bieten, argumentiert TREC. Viele "Kleine" Solar-Kraftwerke mit einer Leistung von 50 bis 200 Megawatt im Verbund und mehrere Stromtrassen nach Europa schaffen dezentrale Erzeugungsstrukturen und halten alternative Transportwege offen.

Weißbuch mit konkreten Projekten und Lösungen für die Energiekrise, die Wasserversorgung und den Klimaschutz

Im Moment erarbeitet die TREC für den Club of Rome ein "White Book", das sowohl die beiden DLR-Studien zur "Clean Power from Deserts" zusammenfasst als auch die hoch interessanten Möglichkeiten der Zusammenarbeit der Europäischen Union mit den MENA-Ländern aufzeigt. Gerade nach dem alarmierenden Klimabericht der Vereinten Nationen und den schockierenden Ergebnissen des Berichts des Chefökonomen der britischen Regierung, Sir Nicholas Stern, (Stern-Review) zu den ökonomischen Folgen des Klimawandels sind dies Themen, die in Brüssel und bei den Regierungen der Mitgliedsstaaten auf der Tagesordnung stehen sollten, denn Deutsche und europäische Forschungsinstitute und Unternehmen gehören weltweit zur Spitze bei der Entwicklung von Solarwärme-Kraftwerken zur Stromproduktion und deren Komponenten. Auch nach Auffassung des Bundesumweltministeriums in Berlin (BMU) gilt es, solche Anlagen zur umweltfreundlichen Stromerzeugung zu exportieren und in den sonnenreichen Ländern des Südens zu realisieren. Das würde nicht nur den Klimaschutz voranbringen, sondern Arbeitsplätze schaffen - auch in Deutschland. "Wenn die europäische Industriepolitik ihre Lissabon-Strategie ernst meint, muss sie der solarthermischen Kraftwerkstechnik den Weg ebnen. Jetzt", so der Technologiekonzern SCHOTT, Hersteller der Receiver für STK in einem Memorandum.

Doch das ist nicht genug: Um bis in das Jahr 2050 zusätzlich zum Eigenbedarf der MENA-Länder eine Exportkapazität von 100 Gigawatt aufzubauen - was der Leistung von rund 100 Atomkraftwerken entspricht - würden für den Bau der Kraftwerke und Leitungen staatliche Anschubhilfen gebraucht: eine einstellige Milliardensumme würde ausreichen. Die Umsetzung eines einzigen der größeren STK-Projekte, die TREC vorschlägt, würde nach Berechnungen der Experten die Kosten der solarthermischen Energiegewinnung so weit senken, dass diese unter jenen der meisten fossilen Brennstoffe liegen. Schon heute liegt der Preis für Wärme aus den konzentrierenden Kollektoren, die einem Fass Öl entspricht, bei etwa 50 Dollar. Damit könnten laut TREC Stromproduktion und Transport konkurrenzfähig und deshalb für staatliche und private Investoren attraktiv gemacht werden. Nach dem Szenario des DLR würden die Gesamtinvestitionen knapp 400 Milliarden Euro betragen, verteilt auf etwa 30 Jahre.

Der Anfang: Solarthermische Kraftwerke
für den Gaza-Streifen und im Jemen

Um ihr Konzept umzusetzen, schlägt die TREC Anstrengungen vor, die vergleichbar sind mit dem Apollo Raumfahrtprogramm, mit dem die Menschheit den Weltraum erobert hat. Neben den erforderlichen Einspeiseregelungen oder Abnahmeverträgen für sauberen Strom aus den Wüsten, könnte ein "Apollo 'DESERTEC'- Programm durch drei Projekte vorangetrieben werden, die EU-MENA einen großen Schritt weiter bringen würden. Erste Untersuchungen zeigen die technische Machbarkeit der Vorhaben, die dringend finanzielle und politische Unterstützung benötigen:

• Gaza Solar Power and Water Project
  STK zur gekoppelten Erzeugung von Trinkwasser und Strom könnten - als Teil eines internationalen Wiederaufbauprogramms in den palästinensischen Autonomiegebieten - auf ägyptischem Gebiet angesiedelt werden und zwei bis drei Millionen Menschen im Gazastreifen durch Strom- und Wasserleitungen versorgen. Dieses Projekt soll eine Kehrtwende der gegenwärtig katastrophalen Entwicklung der Gaza-Region einleiten, sowohl hinsichtlich der wirtschaftlichen und sozialen Probleme, die Konflikte um Trinkwasser als auch mit Blick auf den stagnierenden Friedensprozess zwischen Israel und Palästina. Die Gesamtinvestitionen würden sich laut TREC auf etwa fünf Milliarden Euro belaufen.
  
• Sana’a Solar Water Project
  Eine mit Solarenergie betriebene Meereswasserentsalzungsanlage am Roten Meer und der Bau von Pipelines in die Hauptstadt des Jemen (Sana’a), deren Trinkwasserreserven in etwa 15 Jahren zur Neige gehen werden, würde eine drohende humanitäre Katastrophe und soziale Unruhen im Jemen abwenden und zur Rettung eines Weltkulturerbes beitragen. Da die Umsiedlung von zwei Millionen Menschen als Alternative rund 27 Milliarden Euro kosten würde, wäre die Investition von fünf Milliarden Euro in die Trinkwasser-Pipeline und die dazu gehörenden solarthermischen Kraftwerke zum Betrieb der Pumpen auch eine weitaus wirtschaftlichere Lösung, betont TREC.
  
• Ein neues Süd-Nord-Stromnetz
  Der Baubeginn eines von Süden nach Norden verlaufenden Stromnetzes zum Stromtransport aus den Wüsten nach Europa, würde in MENA ab 2020 einen Investitionsboom auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien auslösen und Europa den Zugang zu billigem, sauberem Strom ermöglichen. Die Kosten der erforderlichen HVDC-Leitungen für die ersten 10 Gigawatt beziffert die DLR-Studie ebenfalls mit fünf Milliarden Euro.

Europa und die Mittelmeerländer können von einer Zusammenarbeit nur profitieren

Als ersten Schritt soll die Europäische Union eine Kampagne unterstützen, welche die Regierungen im Nahen Osten und Nordafrika davon überzeugt, dass solarthermische Kraftwerke in ihren Ländern langfristig billiger sind als mit fossilen Brennstoffen betriebene Anlagen, fordert TREC. Davon würde MENA selbst ohne Stromexport profitieren.