Ein Solarthermisches Kraftwerk oder Sonnenwärmekraftwerk erzeugt Strom durch Nutzung der Sonnenstrahlung. Es gibt mehrere Prinzipien für die Nutzung der Sonnenwärme zur Energiegewinnung. Die können in zwei Gruppen eingeteilt werden: Kraftwerke, die die Direktstrahlung der Sonne mit Reflektoren auf einen Solarabsorber bündeln, und solche, die ohne konzentrierende Reflektoren arbeiten und die gesamte Globalstrahlung (Direkt- und Diffusstrahlung) nutzbar machen. Die Solarkraftwerke mit Bündelung sind in einem eigenen Beitrag abgehandelt. Folgend werden nur Solarthermische Kraftwerke ohne Bündelung der Direktstrahlung behandelt.
Solarkraftwerke ohne Bündelung nutzen die gesamte einfallende Strahlung der Sonne, also neben der Direktstrahlung auch das diffuse Sonnenlicht. Sie verzichten auf die nachgeführten Reflektoren und sind damit technisch einfacher gestaltet als Sonnenwärmekraftwerke mit Bündelung.
Thermikkraftwerke als Aufwindkraftwerke
Die Aufwindkraftwerke nutzen den Kamineffekt. Warme Luft steigt wegen ihrer geringeren Dichte auf. Ein Aufwindkraftwerk besteht aus einem Kollektor, der wie ein Treibhaus gebaut ist. Unter einem Glasdach wird die Luft erwärmt. Die warme Luft steigt auf und strömt in einen Kamin. Der Aufwind im Kamin treibt eine Turbine mit Generator an und liefert so elektrische Energie.
Ein solches Aufwindkraftwerk ist technisch sehr einfach gehalten. Aber es nutzt das einfallende Sonnenlicht denkbar schlecht. Über einen Wirkungsgrad von 1Prozent kommt ein derartiges Kraftwerk nicht hinaus. Für eine nennenswerte Leistung müssen riesige Flächen unter Glas beziehungsweise Folie genommen werden.
Dieser Kraftwerkstyp wurde bereits 1931 konzipiert. In den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts wurde in Manzanares in Spanien eine Versuchsanlage gebaut. Mit ihr wurde über mehrere Jahre die technische Realisierbarkeit im praktischen Betrieb unter Beweis gestellt.
Fallwindkraftwerke
Ganz ähnlich dem Aufwindkraftwerk sind Fallwindkraftwerke konzipiert. Der große Unterscheid ist, dass es ohne Kollektor auskommt. Seine Entwickler erwarten, das dieser Kraftwerkstyp in küstennahen Gebieten besonders wirtschaftlich arbeiten kann.
Fallwindkraftwerke existieren derzeit nur als Konzept. Kern der Anlage ist ein hoher Turm, möglichst mehr als 1000 Meter. An dessen Spitze wird der Luft durch Besprühen mit Wasser Energie entzogen. Die Luft an der Turmspitzer wird kälter und mit Wasser gesättigt. Ihr spezifisches Gewicht erhöht sich und sie fällt im Turm nach unten. Am Fuße des Kamins werden dann Turbinen mit Generatoren angetrieben und erzeugen so elektrische Energie.
Die besten Arbeitsbedingungen für diese Kraftwerke gibt es in heißen und trockenen Gebieten. Es müssen aber große Mengen Wasser verfügbar sein.
Solarteichkraftwerke
Solarteichkraftwerke nutzen flache Salzseen als Solarkollektor und Wärmespeicher. In diesen Seen ist das Wasser am Grund salzhaltiger und daher dichter als das Wasser an der Oberfläche. Wird die Sonnenstrahlung in den tieferen Wasserschichten absorbiert, dann heizen sich diese auf. 85 C bis 90°C kann die Sole erreichen. In einem solchen Salzsee kann das warme Wasser der unteren Wasserschicht nicht aufsteigen. Die gespeicherte Wärme kann eine Turbine antreiben.
Da die erreichbaren Temperaturen der Sole vergleichsweise gering sind, kommt Wasser für den Turbinenbetrieb nicht in Frage. Es muss mit einem Medium gearbeitet werden, das bei niedrigen Temperaturen verdampft. Hier kommen Kraftwerks, die nach dem Prinzip des „Organic Rankine Cycle“ arbeiten, zum Einsatz.
Da die Temperaturdifferenzen einer derartigen Anlage nur etwa 60 C erreichen, ist der Wirkungsgrad solcher Kraftwerke recht gering. Mehr als 15 Prozent lässt die Thermodynamik hier nicht zu. Wo aber die Sonne reichlich scheint und große Flächen ungenutzt verfügbar sind, da können solche Anlagen dennoch nützlich sein.
