Entwurf eines Solaren Aufwindkraftwerks

Seit 2007 hatte K&P verschiedene Vorentwürfe für solare Aufwindkraftwerke erstellt, meist gemeinsam mit Niemann & Partner, Bochum. 2008 beauftragte uns die Solar Millennium AG, Erlangen, mit der technischen Planung eines 750 m hohen Solarkamins.

Solare Aufwindkraftwerke bestehen aus einer großen, glasbedeckten Kollektorfläche (bis 7 km Durchmesser), dem solaren Aufwindkamin (bis 1000 m Höhe) und dem Turbinenhaus mit den Turbogeneratoren. Sie stellen in Wüstengebiete die derzeit wirtschaftlichste Technologie zur Gewinnung von Elektrizität dar. Dabei durchdringen die Sonnenstrahlen das Kollektor-Glasdach, heizen den Bodenabsorber auf und dieser wiederum erwärmt die Innenluft. Die Warmluft strömt zum zentralen Solarkamin und entweicht über diesen – auftriebsbedingt wegen ihres geringeren Gewichtes - in die Umgebung. So entsteht ein permanenter Luftstrom im Kraftwerk, der Turbogeneratoren zur Stromerzeugung antreibt. Solare Aufwindkraftwerke sind somit Windkraftwerke, die ihren benötigten Wind selbst erzeugen.

Der Auftrag umfasste Berechnung, Konstruktion und Massenermittlung des Solarkamins, basierend auf Windlastannahmen von Niemann & Partner. Die sehr dünne Schale des Stahlbetonkamins wird durch äußere Spannbetonringe ausgesteift. Die Standardanalyse nach EC wurde durch eine nichtlineare Tragwerksberechnung ergänzt.

Harte, R., Höffer, R., Krätzig, W.B., Mark, P., Niemann, H.-J.
Solare Aufwindkraftwerke: Ein Beitrag der Bautechnik zur nachhaltigen und wirtschaftlichen Energieerzeugung. Bautechnik 89 (2012), 173-181.

Harte, R., Graffmann, M., Krätzig, W.B.
Optimization of Solar Updraft Chimneys by Nonlinear Response Analysis. Applied Mechanics and Materials, Vol. 283 (2013), 25-34.

Harte, R., Höffer, R., Krätzig, W.B., Mark, P., Niemann, H.-J.
Solar updraft power plants: Engineering structures for sustainable energy generation. Engineering Structures 56 (2013), 1698-1706.