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Kölner Sonnenofen

25 Jahre Forschung für Klima und Umwelt

Erneuerbare Energien, CO2-Ausstoß, Klimaschutz sowie nachhaltiger und verantwortungsvoller Umgang mit Rohstoffen. Diese aktuellen Themen beschäftigten die Wissenschaft bereits vor mehr als 25 Jahren. Am 21. Juni 1994 wurde beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln der „DLR-Sonnenofen“, als Testanlage für die Nutzung konzentrierter Solarstrahlung eingeweiht.

„Wer als Kind einmal mithilfe des Sonnenlichts und einer Lupe gezündelt hat, kennt das Wirkungsprinzip der konzentrierenden Solarstrahlung bereits. Anstelle einer Lupe wird am Sonnenofen jedoch mit Spiegeln gearbeitet.“ sagt Dr. Ing. Gerd Dibowski, Wissenschaftlicher Leiter des Sonnenofens, am DLR-Institut für Solarforschung. Ein planer, beweglicher Spiegel folgt der Sonne und spiegelt die Sonnenstrahlen auf eine Fläche von 159 gewölbten Spiegeln. Diese Spiegel konzentrieren das Sonnenlicht um das rund 5000-fache und sind auf einen Punkt im Laborgebäude ausgerichtet. Dort entstehen innerhalb von Sekunden Temperaturen von über 2000°C und eine Energiedichte von fünf Megawatt pro Quadratmeter.

Diese Energie wird für eine Vielzahl von experimentellen Anwendungen genutzt. Ein Fokus der Versuche liegt auf der Weiterentwicklung von Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien und dem Einsatz von konzentrierender Solarenergie in industriellen Fertigungsprozessen. Dabei sollen Prozesse, die einen hohen Energiebedarf haben und viel Kohlenstoffdioxid emittieren, durch neue Verfahren ohne CO2-Ausstoß während des Betriebs ersetzt werden. Beispiele dafür sind das Recycling von Aluminiumschrott und die Zementherstellung.

Ein weiteres wichtiges Thema, das eng mit der Kraftwerkstechnologie verbunden ist, stellt die Speicherung von solar erzeugter Energie dar. Die Energie kann zum einen als Wärme gespeichert und bei Bedarf genutzt werden. Im Sonnenofen werden verschiedenen Materialien auf ihre Eignung als Wärmespeicher in Solarthermischen Kraftwerken untersucht. Hier kommen zum Beispiel keramische Materialien als Wärmeträger zum Einsatz.

Der Kölner Sonnenofen dient zudem als Testanlage für die Entwicklung solarer Kraftstoffe. Bereits 2004 gelang es DLR-Wissenschaftlern am Sonnenofen Wasserdampf durch konzentriertes Sonnenlicht thermisch zu spalten und dadurch solaren Wasserstoff zu erzeugen. Wasserstoff hat das Potenzial, den Anteil der erneuerbaren Energien insbesondere im Verkehrs- und Wärmesektor zu erhöhen. {…}

Die Bandbreite der Tests am Sonnenofen umfasst zusätzlich die Reinigung von belasteten Abwässern, bis hin zur Aufbereitung von Schwefelsäurerückständen, Materialtests von Satellitenkomponenten, über Hochtemperaturbauteile aus Keramik und Metall, der beschleunigten Alterung von Kunstoffen und Lacken, bis hin zur Aufbereitung von Saharasand als Baumaterial in Wüstenregionen. {…}

Vollständige Quelle: DLR