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In der Wüste machen extreme Umweltbedingungen wie eine hohe Sonneneinstrahlung das Überleben schwer. Bild: Pokergecko/iStockphoto
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Überleben bei Hitze, Sand und Strahlung

Text: Jonas Diekmann, Harting
Solarkraftwerke lohnen sich vor allem dort, wo die Sonne den ganzen Tag vom Himmel brennt. Was für die Energieversorgung von Vorteil ist, ist für Kabel und Steckverbinder ein Problem. Doch es gibt Komponenten, die auch unter den harten Umgebungsbedingungen der Wüste zuverlässig und langlebig funktionieren.

Solarturmkraftwerke nutzen mit Hilfe mehrerer tausend Spiegel die Kraft der Sonne zur Energieerzeugung. Das funktioniert nach dem Prinzip einer Lupe: Wird das Licht der Sonne von einer großen Fläche auf einen kleinen Brennpunkt gebündelt, lassen sich leicht enorm hohe Temperaturen erzeugen. So wird auch die Turmspitze eines solarthermischen Kraftwerks nahe der spanischen Stadt Sevilla bis zu 1.000  Grad Celsius heiß. Dort fangen Spiegelflächen, die insgesamt eine Fläche von rund 100 Hektar ergeben, das Sonnenlicht ein und konzentrieren es auf einen einzigen Punkt im Turm, den Absorber. Dieser Behälter ist je nach Bauart mit Wasser, Öl oder flüssigem Nitrat gefüllt. Das Medium wird in einen Wärmetauscher geleitet, in dem mit Hilfe der hohen Temperaturen Wasserdampf erzeugt wird, der die konventionellen Dampfturbinen zur Strom­erzeugung antreibt.

Zur Überbrückung von sonnenschwachen Phasen oder in der Nacht wird der Wärmekreislauf über einen thermischen Speicher gespeist, der am Tag geladen wird – zusätzlich zur normalen Stromgewinnung. Das System gewährleistet damit eine durchgängige und konstante Energieerzeugung. Der Wärmespeicher besteht aus zwei voneinander getrennten Tanks, die mit Flüssigsalz aus 60 Prozent Natriumnitrat und 40 Prozent Kaliumnitrat gefüllt sind. Um den Speicher aufzuladen, wird das Salz aus dem kühleren der beiden Tanks über einen Wärmetauscher in den wärmeren gepumpt. Dieser speichert die Wärme­energie nun mehrere Stunden und kann so im Idealfall auch die komplette Nacht Wärmeenergie für die Stromproduktion liefern.

Immer in Bewegung

Um einen hohen Wirkungsgrad der Anlage zu gewährleisten, müssen alle Spiegel immer exakt den Brennpunkt des Turms fokussieren. Dazu sind die Spiegelkonstruktionen, Heliostaten genannt, mit Positionierantrieben zum Nachführen der Spiegel ausgestattet. Die Antriebe richten die Spiegel entsprechend dem Sonnenstand aus. Dafür befinden sich an jedem Heliostaten Verteilerboxen für Energie- und Datenversorgung.

Damit Reparatur- oder Wechselarbeiten dieser Verteilerboxen schnell und kostengünstig durchgeführt werden können, sind sie über robuste und zuverlässige Harting-Steckverbinder an die Leitungen angeschlossen. Muss eine Verteilerbox getauscht werden, nimmt man die Steckverbinder ab, setzt eine neue Verteilerbox ein und schließt sie in kurzer Zeit wieder an. So werden die Ausfallzeiten der Spiegel minimiert.

Die besten Bedingungen für thermische Solarkraftwerke findet man in sonnenreichen und niederschlags­armen Regionen der Welt. Vorzugsweise in trockenen Wüstenregionen mit langer und intensiver Sonnenscheindauer. Die Steckverbinder mit Kunststoff- oder Metallgehäuse sowie die Dichtungsmaterialien sind so ausgelegt, dass sie sowohl Ozon- und UV-beständig als auch staubgeschützt sind. Als typische Outdoor-Anwendung müssen die Steckverbinder starken Temperaturschwankungen widerstehen. Die Verteilerboxen sind hermetisch abgedichtet und gegen Feuchtigkeit geschützt. Sie besitzen lediglich eine Membrane für den Druckausgleich bei schwankenden Umgebungstemperaturen.

Um die Verfügbarkeit des solarthermischen Kraftwerks und eine sichere Versorgung mit Energie und Daten zu gewährleisten, bietet Harting die passenden Steckverbinder. Die Han-Baureihe sorgt für die Versorgung mit Energie. Des Weiteren können Datenleitungen für die korrekte Spiegelnachstellung über Ethernetnetzwerke mit elektrischen RJ45-PushPull-Steckverbindern gelöst oder über optische Push­Pull-LC-duplex-Steckverbinder angeschlossen werden.

Einfach überbrücken

Kommt es doch zur Störung einer Verteilerbox, besteht das Problem, dass die Datenleitungen in Reihe geschaltet sind. Im ungünstigsten Fall werden auch andere Heliostaten nicht korrekt mit Daten versorgt und eingestellt. Daher sind die Kabel nach dem ­Daisy-Chain-Prinzip verbunden. Dies gibt dem Wartungspersonal die Möglichkeit, im Servicefall Eingangs- und Ausgangssteckverbinder miteinander zu verbinden und so die defekte Station ohne Beeinflussung anderer Stationen zu überbrücken.

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