In Jülich entsteht eine künstliche Sonne

Von: Guido Jansen
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Das massive Fundament ist gegossen, jetzt werden die Außenwände des Gebäudes hochgezogen, das im kommenden Jahr die künstliche Sonne beherbergen soll. Foto: Guido Jansen
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Karl-Heinz Funken, Kai Wieghardt und Carlo Aretz nehmen Versuchstechnik im Technologiezentrum Jülich in Augenschein. Foto: Guido Jansen

Jülich. Kai Wieghardt und Karl-Heinz Funken sitzen in einem Büro im Technologiezentrum Jülich (TZJ) und zählen die Fakten der künstliche Sonne auf, die gerade neben dem TZJ gebaut wird. Das massive Fundament ist gegossen, jetzt werden die Außenwände hochgezogen.

Eines kann direkt vorweg genommen werden: Das Projekt ist gewaltig, die Kapazität der künftigen Jülicher Sonne wird so groß wie die aller anderen künstlichen Sonnen weltweit zusammen, die gebaut werden, um Material zu testen, das Energie aufnehmen und speichern soll. Und sie ist ein weiterer, hell leuchtender Mosaikstein im Gesamtbild des Forschungsstandortes Jülich. „Sie ist ein Apparat, den es auf der Welt kein zweites Mal gibt“, sagt Funken.

Als die Frage fällt, ob sich die beiden Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) auf den Moment freuen, in dem die Sonne zum ersten Mal strahlt, ist Schluss mit den Fakten. Funken und Wieghardt lächeln, nicken begeistert und sagen „auf jeden Fall“. Die Vorfreude gleicht der eines Kindes kurz vor der Bescherung Heiligabend.

In etwas mehr als einem Jahr soll die künstliche Sonne zum ersten Mal leuchten und dafür sorgen, dass die DLR-Wissenschaftler effektiver und schneller an Materialien arbeiten können, die Wärme leiten. Sie besteht aus 149 Strahlern, deren Reflektoren einen Durchmesser von gut einem Meter haben. Insgesamt ist das Reflektorenfeld 15 Meter hoch. Sind alle Strahler auf einen Punkt fokussiert, dann erzeugen sie eine Temperatur von bis zu 3500 Grad.

Zwar sei es prinzipiell einfacher, Lichtstrahlung direkt in Strom umzuwandeln, so wie das Photovoltaikanlagen machen. „Wir gehen aber den Umweg über Wärme, da bei Wärme nur etwa zehn Prozent der Speicherkosten anfallen, die beim Speichern von Strom entstehen“, erklärt Wieghardt.

Die künstliche Sonne ist dabei der zweite wichtige Schritt im Materialtest. „Wir beginnen mit unserer kleinen künstlichen Sonne, die bei uns im Köln steht“, sagt Funken. Beim DLR steht eine Sonne, die etwa 20 Kilowatt in Form von Wärme erzeugen kann. Die Jülicher Sonne mit maximal 280 Kilowatt soll dann der nächste Stresstest sein. Die Testreihe endet mit Experimenten am Solarturm, an dem Leistung im Megawatt-Bereich entsteht und der die Bedingungen liefert, unter denen der Solar-Receiver und Solar-Reaktoren später weltweit zum Energiegewinn eingesetzt werden soll.

Der große Vorteil der künstlichen Sonnen: „Mit dem Turm können wir nur arbeiten, wenn die Sonne scheint. Mit einer künstlichen Sonne haben wir auf Knopfdruck wiederholbare Bedingungen“, sagt Wieghardt. Im Gegensatz zur kleineren Kölner Sonne hat die gerade in Jülich entstehende Anlage einen weiteren Vorteil: Sie hat drei Kammern, auf die die Strahlung ausgerichtet werden kann. Läuft ein Versuch in einer Kammer, kann in den anderen beiden umgebaut werden. „In Köln vergeht die meiste Zeit mit Umbaumaßnahmen. So lange schläft der Strahler“, sagt Funken.

Der Betrieb der neuen künstlichen Sonne verursacht durchaus hohe Kosten. Läuft sie unter Volllast, dann verbraucht sie in acht Stunden etwa 8000 Kilowattstunden. Ein durchschnittlicher Haushalt bringt es im Jahr auf 4000. Es handelt sich um eine Versuchsanlage, deren Experimente eine Voraussetzung dafür sind, die Wirtschaftlichkeit der Umsetzung im industriellen Maßstab zu ermitteln und zu verbessern, wenn auf dem Solarturm die Sonne in der großen Dimension der einzige Energielieferant ist.

Insgesamt kostet die Anlage etwa acht Millionen Euro, die das DLR und das TZJ als Bauherr der Halle investieren. Das DLR ist seit 2010 Mieter im Technologiezentrum, jetzt wird die Zusammenarbeit ausgeweitet. Das DLR verpflichtet sich, den TZJ-Neubau langfristig für die künstliche Sonne anzumieten. Theoretisch könnte der Bau auch anderweitig eingesetzt werden. „Die Arbeit des DLR passt sehr gut zu unserer Aufgabenstellung“, sagt TZJ-Geschäftsführer Carlo Aretz.

Schon jetzt ist die künstliche Sonne ein Gemeinschaftsprojekt, das DLR kooperiert mit dem Forschungszentrum und dem Solarinstitut Jülich der FH. Und sie könnte eine Keimzelle für Wachstum werden. 2010 hat das DLR im TZJ mit drei Mitarbeitern angefangen, inzwischen sind es 30 in Jülich. „Dieses Projekt kann ein Baustein für den Strukturwandel sein“, sagt Karl-Heinz Funken.

Die Braunkohlenförderung in der Region läuft spätestens 2030 aus, die Suche nach der Energiegewinnung und den damit verbundenen Arbeitsplätzen läuft. Funken: „Wir können nicht sagen, wie viele Unternehmen aufgrund der künstlichen Sonne entstehen und sich ansiedeln. Aber dass das passieren wird, da sind wir uns sicher.“

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