Hintergrund Ergebnisse Zielsetzung Förderung Kriterien Zielgruppe Modalitäten Verfahren


Stand der Technik und bisherige Ergebnisse

In Deutschland trägt die thermische Solartechnik mit über 600.000 installierten Anlagen und insgesamt fast 5,2 Mio. m Kollektorfläche (12/2003) zu 0,1% an der Wärmeenergiebereitstellung bei. Einer breiten Markteinführung stehen noch eine Vielzahl von wissenschaftlich-technischen, wirtschaftlichen, rechtlichen und organisatorischen Hemmnissen entgegen. Bei Kleinanlagen bis 20 m ist die Solarthermie Stand der Technik. Die jährliche Minderung der CO 2 -Emissionen beträgt ca. 560.000 Tonnen. Bei großen Solarsystemen über 100 m2 , z.B. in großen Wohngebäuden, Krankenhäusern, Senioren- oder Studentenwohnheimen oder ganzen Wohnsiedlungen, sind sowohl die solaren Wärmekosten um den Faktor 2 bis 3 niedriger als auch die ökobilanzen günstiger als bei kleinen Solaranlagen, wie z. B. in Ein- und Zweifamilienhäusern. Dies gab im Jahr 1993 den Anlass, mit dem Förderkonzept ,,Solarthermie2000" derartige Technologien für Großanlagen zu entwickeln und umfassend zu erproben. Die seinerzeit formulierten technischen und wirtschaftlichen Ziele wurden weitgehend erreicht:

Durch Langzeituntersuchungen an einer repräsentativen Anzahl von Solaranlagen, die zwischen 1979 und 1982 im Rahmen des damaligen Zukunftsinvestitionsprogramms errichtet wurden, konnte eine mittlere Lebensdauer der solarthermischen Systeme von über 20 Jahren nachgewiesen werden. Diese gegenüber früheren Annahmen erhöhte Lebenserwartung verbessert die Wirtschaftlichkeit der Solartechnik.

Mit der wissenschaftlich begleiteten Planung, Errichtung und Evaluierung von über 50 großen Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung in unterschiedlichen Anwendungsbereichen, insbesondere Krankenhäuser, Altenheime und Studentenwohnheime konnten die Funktionssicherheit und die hohe Leistungsfähigkeit von knapp dimensionierten Anlagen nachgewiesen werden. Die berechneten Solarenergieerträge von über 450-600kWh/ma wurden erzielt und die solaren Nutzwärmekosten auf durchschnittlich 0,13 EUR/kWh (mit Planung und MWSt., ohne Förderung) gesenkt. Bei solchen, streng nach Wirtschaftlichkeitskriterien optimierten (Vorwärm-) Anlagen sind die solaren Deckungsanteile auslegungsbedingt jedoch gering.

In den bisher acht errichteten Pilot- und Demonstrationsanlagen zur solarunterstützten Nahwärmeversorgung von Neubausiedlungen mit Ganzjahreswärmespeichern und hohen solaren Deckungsanteilen von 30 bis 50% vom Gesamtwärmebedarf (Trinkwassererwärmung und Raumheizung) wurden unterschiedliche Techniken der saisonalen Wärmespeicherung erprobt und die prinzipielle Funktionstüchtigkeit derartiger Konzepte nachgewiesen. Die wesentlich von der Anlagengröße abhängigen solaren Nutzwärmekosten lagen dabei zwischen 0,17 und 0,45 EUR/kWh (jeweils mit Planung und MWSt., ohne Förderung).
Durch begleitende Messprogramme konnten Systemmängel erkannt und Möglichkeiten zur technischen und wirtschaftlichen Optimierung aufgezeigt werden. Die Bau- und Betriebserfahrungen werden von Komponenten- und Systemherstellern, Anlagenplanern, Installationsfirmen und Betreibern genutzt, um die Solartechnik und deren Einbindung in die konventionelle Heizungstechnik weiter zu verbessern. Die für große solarthermische Anlagen zur solar unterstützten Trinkwassererwärmung entwickelte und in über 50 Pilot- und Demonstrationsanlagen erprobte Systemtechnik ist mit dem Programm ,,Solarthermie2000" für derartige Anlagen zur Marktreife geführt worden. Systemschaltungen mit Solarpufferspeicher und Entladung über externe Wärmetauscher und Vorwärmspeicher haben sich dabei besonders bewährt. Die Ergebnisse haben zudem gezeigt, dass bei einer effizienten Systemauslegung ( Auslastung = 60-70 Liter Warmwasserverbrauch pro Tag und pro m Kollektorfläche) günstige solare Erträge und niedrige solare Nutzwärmekosten nahe an der Wirtschaftlichkeit erreichbar sind. Dies führte zu einem erheblichen Abbau der Hemmnisse bei der Nutzung der Solartechnik. Derartige große Solaranlagen zur Trinkwassererwärmung sind daher künftig grundsätzlich nicht mehr Gegenstand der Forschungsförderung. Dafür werden, auch für Anlagengrößen über 100 m Möglichkeiten der Förderung im Marktanreizprogramm des BMU geschaffen (zu Förderbedingungen siehe Seite 5). Ein großes Potenzial besteht dabei besonders bei mehrgeschossigen Wohngebäuden, in Verbindung mit einer haus- bzw. gebäudetechnischen Sanierung/ Modernisierung, die bisherigen Erfahrungen aus den Pilot- und Demonstrationsanlagen marktwirksam zu multiplizieren. Die wissenschaftliche Begleitung der Anlagen im ,,Solarthermie2000" hat auch gezeigt, dass eine Funktions- und Ertragskontrolle bei größeren Anlagen unbedingt erforderlich ist. Deshalb ist vorgesehen, auch im Marktanreizprogramm je nach Anlagengröße eine Mindestmesstechnik ( Wärmemengenzähler, Input- Output- Kontrolle) mit zu fördern, wenn sich der Betreiber an einem entsprechenden Messprogramm bzw. Monitoring beteiligt.

Die Forschungsergebnisse wurden in drei Statusseminaren (1998, 1999 und 2001) sowie auf zahlreichen Fachtagungen vorgestellt, in Fachbüchern und vielfältigen Fachbeiträgen publiziert und sind im Internet unter http://www.solarthermie2000.de abrufbar. Die Ergebnisse flossen zudem in die neue VDI- Richtlinie 6002 (Blatt 1, Entwurf Juni 2003) "Solare Trinkwassererwärmung- Allgemeine Grundlagen zur Planung, Systemtechnik und Anwendung im Wohnungsbau" ein, die Grundlage zur künftigen Planung, Auslegung und Installation derartiger Systeme sein wird.

Da jedoch auch die bisher erfolgreich entwickelte und erprobte Großanlagentechnik für die solare Trinkwassererwärmung nur einen begrenzten Beitrag zur Einsparung fossiler Brennstoffe leisten kann, ist es erforderlich, künftig solarthermische Großanlagen für höhere solare Deckungsanteile durch kombinierte Trinkwassererwärmung und Raumheizungsunterstützung (so genannte Kombisysteme) auch ohne saisonale Wärmespeicherung und Systeme zur solaren Klimatisierung zu entwickeln und zu erproben. Ein breiteres Einsatzgebiet für die Solartechnik bzw. der höhere solare Deckungsanteil bei Integration der Raumheizung soll einen künftig wesentlich höheren Anteil der Solarthermie am Gesamtwärmeenergieverbrauch erschließen.





-nach oben-