Forscher untersuchen in welchen Industrieprozessen sich solare Prozesswärme am besten einsetzen lässt. Im Bild zu sehen sind großformatige Flachkollektoren.
Universität Kassel
Laut dem Informationsdienst BINE, entfällt etwa die Hälfte des deutschen Wärmeverbrauchs auf die Heizungsunterstützung, knapp 40 Prozent auf die Prozesswärme, der Rest wird für Trinkwarmwasser benötigt. Bisher betrage der Solarthermie-Anteil an der regenerativen Wärmebereitstellung lediglich knapp über fünf Prozent.
Die Bundesregierung hat als Ziel definiert, den Anteil erneuerbarer Energien am Wärmebedarf in Deutschland zu erhöhen. Bis 2020 soll er auf 14 Prozent wachsen. "Um diese ehrgeizigen Ziele zu erreichen, muss die Solarthermietechnik weiterentwickelt werden. Die solaren Deckungsanteile der Anlagen müssen steigen, sie müssen kostengünstiger werden und neue Anwendungen wie solare Kühlung und Prozesswärme müssen in der Breite verfügbar sein", so die Deutsche Solarthermie-Technologieplattform (DSTTP).
Die Solarthermie findet meist in der Heizungsunterstützung und der Erwärmung des Trinkwassers Anwendung. Nur ein Bruchteil der Technologie wird für andere Zwecke genutzt. Forscher wollen in einem deutsch-österreichischen Gemeinschaftsprojekt solare Prozesswärme in der Autoindustrie nutzbar machen.
Geringe Erfahrung mit solarer Prozesswärme
Der Niedertemperaturbereich mit Temperaturen bis zu 100 Grad Celsius macht laut dem Informationsdienst BINE rund 21 Prozent des industriellen Wärmebedarfs aus. Zusammen mit dem Mitteltemperaturbereich bis 250 Grad Celsius – etwa zehn Prozent – ergibt sich ein technisches Potenzial von rund 16 Terrawattstunden für die solare Prozesswärme. Mehr als drei Prozent des gesamten Wärmebedarfs in der Industrie können durch Solarwärme gedeckt werden.
Bisher wird dieses Potenzial nicht ausreichend genutzt. Ein Grund sind die bisher noch sehr geringen Erfahrungen mit dem Einsatz solarer Prozesswärme und der damit einhergehenden Unsicherheit von Solarplanern und -beratern. Außerdem führen die komplexen Fragestellungen bei Planung und Installation, zu relativ hohen Systemkosten. Hier setzt das neues Forschungsprojekt an.
Auswertung an 20 Standorten
Dr. Bastian Schmitt, Leiter Prozesswärme an der Universität Kassel, fasst die Projektziele zusammen: „Das Vorhaben soll dazu beitragen, Umsetzungsbarrieren solarer Prozesswärme abzubauen sowie die Leistung zu steuern und diese Anwendung attraktiver zu machen.“ Die Universität ist führend im Bereich der solaren Prozesswärme und stellt auf der Institutsseite zahlreiche Publikationen zum Thema bereit.
Die Forscher untersuchen an 20 Standorten – davon 12 von deutschen Unternehmen – für welche Prozesse sich Solarwärme am besten eignet und wie sich die Anlagen effizient und wirtschaftlich umsetzen lassen. Dazu werten die Wissenschaftler alle Prozesse aus, die in der Automobil- und Zulieferindustrie anfallen und entwickeln daraus resultierend Konzepte zur Nutzung solarer Wärme.
Die Standortuntersuchungen werden dazu genutzt, Integrationskonzepte für solare Prozesswärme abzuleiten. Diese können für die Forschung und Entwicklung sowie in der Solarindustrie genutzt werden.
Die Ergebnisse fließen in die Entwicklung computerunterstützter Werkzeuge, die sowohl Planungsdauer und -kosten erheblich verkürzen als auch die Qualität und Effizienz der umgesetzten Anlagen erhöhen sollen.
Projekte in der Praxis
Vom Projekt profitieren sollen unter anderem Solarfirmen, Ingenieurbüros und Energieberater. Sie können mit den Ergebnissen Planungssicherheit erlangen und ihre Arbeit effizienter gestalten.
Zudem werden bis zu acht sogenannte Leuchtturmprojekte angestoßen – bis zu fünf davon bei deutschen Unternehmen.
Die Umsetzung einer solaren Prozesswärmeanlage zeigen die Springer-Autoren Thomas Schabbach und Pascal Leibbrandt im Buchkapitel "Auslegung und Anwendungsbeispiele" auf Seite 121 anhand einer Brauerei in Nordhessen. Auch in der solaren Kühlung sowie in der solaren Nah- und Fernwärme sehen sie ein Potential für Industrie und Gewerbe.