Video-Tipp: Was ist Hochleistungs-Solarthermie?

Heute machen wir euch auf ein spannendes Video aufmerksam: Darin erklärt Dr. Rolf Meißner, der seit 30 Jahren in unserem Unternehmen Ritter Energie arbeitet und unsere Hochleistungs-Solarthermie-Großanlagen der Marke Ritter XL Solar maßgeblich entwickelt, was Hochleistungs-Solarthermie ist. Das Video ist die coronabedingte Fassung eines Gastvortrags im Rahmen des Seminars Erneuerbare Energien an der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft aus diesem Coronasommer.

Das Video könnt ihr euch gleich hier anschauen oder ihr geht dafür direkt zu Youtube.

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Dr. Rolf Meißner sagt gleich zu Beginn des Videos, dass Solarthermie wirtschaftlich sei und das Potential besitze, 40 Prozent des gesamten Endenergiebedarfs und mehr als zwei Drittel des gesamten deutschen Wärmebedarfs decken. Das dieser als Enegiemenge betarchtet deutlich über dem deutchen Strombedarf liege, ergibt sich die Bedeutung der Solarthermie als Schlüsselenergie für dei Wärmewende. Und weil Dr. Meißner ein Wissenschaftler ist, belegt er diese Aussage auch mit Fakten und Zahlen.

5 Anwendungen von Solarthermie

Doch bevor er dies tut, erklärt Dr. Meißner uns in dem Video zu Hochleistungs-Solarthermie zunächst die fünf bewährten Anwendungen von Solarthermie:

1. Die solarthermische Unterstützung städtischer Fernwärmenetze beschreibt Dr. Meißner als die derzeit wirtschaftlichste, vielversprechendste Solarthermie-Anwendung, die zudem auch die  größten und raschesten CO₂-Einsparpotentiale biete. Als Beispiel zeigt der Solarthermie-Experte die Großanlage in Senftenberg (siehe Titelbild), die 2016 von Ritter XL Solar errichtet worden ist und zu einem Beispiel wurde, das deutschlandweit Schule machte. Die Anlage haben wir euch hier auf dem Solarthermie-Blog bereits ausführlich vorgestellt, schaut gerne mal in den zugehörigen Blogpost. Auch die ersten Ertragszahlen der Anlage haben wir bereits gepostet.
2. Als zweite Anwendung stellt Dr. Meißner Solarthermie-Anlagen vor, die kleine, ländliche Wärmenetze sogenannter Bio-Energiedörfer mit  Solarwärme beliefern. Meist seien solche Wärmenetze mit einem Holzhackschnitzelkessel bestückt, der Holzwärme erzeugt, sowie einem Wärmespeicher. Typischerweise decke die Solarthermie-Anlage in dieser Konstellation den gesamten sommerlichen Wärmebedarf und bis zu ein Viertel des gesamten Jahreswärmebedarfs der ans Netz angeschlossenen Wärmeverbraucher (private Haushalte, öffentliche Gemeindegebäude). Als Beispiel führt Dr. Meißner hier die Gemeinde Büsingen und ihr solares Wärmenetz an, das 2013 von Ritter Solar XL errichtet worden ist. Das Netz von Büsingen habe sich demnach seit jeher gerechnet, da die deutsche Enklave, umgeben von Schweizer Territorium, nach Schweizer Energierecht, ohne EEG und KWK-Gesetz arbeite. Auch die 2020 in Gimbweiler gebaute Solarthermie-Anlage führt Dr. Meißner beispielhaft an: Die Anlage mit 1.200 Quadratmetern Kollektorfläche sei demnach hoch über dem Heizwerk und dem Wärmenetz installiert worden und nach und nach würden daran neue Häuser angeschlossen. Bei Sonnenschein erwirtschafte die Anlage Tag für Tag Solarwärme-Überschüsse. Mit anderen Worten: Sie geht in Stagnation, was typisch für derartige Anlagen sei. Doch zu keiner Zeit und an keiner Stelle gebe es dabei in den Rohren Temperaturen über 130 Grad Celsius (° C), gleichwohl die Hochleistungskollektoren sich auf bis zu 330 °C erwärmten.
3. Als dritte Anwendung erwähnt Dr. Meißner die solare Prozesswärme. Der Anwendung schreibt der Experte zwar beachtliches Potential zu, weil unter anderem in der Lebensmittel- und Getränke-Industrie, beim Lackieren und Galvanisieren sowie bei Wasch-, Färb-, Gerb- und Trocknungsprozessen großer Wärmeedarf bestehe, doch sie führe dennoch ein kümmerlches Dasein. Das begründet Meißner damit, dass herkömmliche Energie für die Industrie derzeit einfach und zu sehr günstigen Preisen zu haben sei. Mehr zu solarer Prozesswärme lest ihr in unserer gleichnamigen Artikelreihe hier auf dem Blog.
4. Auch für urbane Quartiere biete die Solarthermie Meißner zufolge große Chancen: Allerdings gebe es hier auch noch immer Hemmnisse, darunter vor allem rechtliche und verwaltungstechnische – schließlich müssten die entsprechenden Solarthermie-Anlagen auf Dachflächen. Das mache sie zudem teurer als Freiflächenanlagen.
5. Die fünfte Anwendung für Solarthermie sei demnach die Wärmeerzeugung auf den Solardächern von privaten Einfamilienhäusern. Hier stünde die Solarthermie allerdings in direkter Konkurrenz mit Solarstrom-Anlagen, wenn es um das Besetzen der begrenzten Dachfläche gehe. Dr. Meißner sagt hierzu, dass eigentlich nur noch Hochleistungs-Solarthermie Wärme mit Temperaturen von 70 ° C wirtschaftlich bereitstellen könne – und, dass diese einen wesentlichen geringeren Platzbedarf habe als herkömmliche Solarthermie.

Was ist Hochleistungs-Solarthermie?

Dann beantwortet Dr. Rolf Meißner die Frage, was Hochleistungs-Solarthermie ist. Er macht dies in Abgrenzung zu der Niedrigtemperatur-Solarthermie deutlich, die – für Europa beispielhaft – in Dänemark sehr erfolgreich zum Einsatz komme. Und dies, weil in Dänemark spezifische Bedingungen herrschten: Dort gebe es eine hohe Energiesteuer auf fossile Energien. Es bestünde zudem ein Verbot dezentraler Öl- und Gasheizungskessel. Es herrschten genossenschaftliche Eigentumsstrukturen sowie eine Netzwärmeanschlusspflicht per Satzungsrecht  – aber kein EEG.

Beim Vergleich der Technologien der herkömmlichen und der Hochleistungs-Solarthermie kommt Dr. Meißner anhand von zahlreichen Daten und Fakten (spannende Diagramme!) zu dem Schluss, dass die Hochleistungsröhrenkollektoren unter allen Bedingungen höhere Erträge erwirtschafteten als die Niedertemperaturkollektoren (Flachkollektoren). Zudem würden ihre Verluste erheblich weniger und langsamer zunehmen, wenn man von der Idealneigung (Winkel von 35 Grad) und der idealen Ausrichtung (Süd) gen Sonne abweiche, zum Beispiel um eine Selbstbeschattung der Kollektoren untereinander zu mindern. CPC-Vakuumröhrenkollektoren hätten sich hier also als richtungs- und neigungsunabhängiger erwiesen.

In diesem Zusammenhang beantwortet Meißner auch die Frage, warum Hochleistungskollektoren kleiner ausfallen dürfen als Kollektoren mit herkömmlicher Solarthermie-Technologie. Anhand belegter Leistungsdaten aus der Solar Keymark ergebe sich demnach, dass nach Abzug typischer Verluste zur Erzeugung einer Gigawattstunde Solarwärme

• entweder 2.200 Quadratmeter Hochleistungskollektoren benötigt würden, die eine Nutzungsfläche von etwa einem Drittel Hektar (ha) besetzten,
• oder 5.000 Quadratmeter Niedertemperatur-Kollektoren, die mindestens ein Grundstück der Größe von drei Viertel ha besetzten.

Das ist übrigens eines der großen Hemmnisse für die Durchdringung mit Solarthermie-Anlagen überhaupt: die Konkurrenz um Flächen zur Wärmeerzeugung mit beispielsweise Biomasse.

Die gegenseitige Verschattung benachbarter Kollektorreihen begrenze die Verdichtungen der Kollektoren auf Freiflächen. Wobei sich, so führt Dr. Meißner im Video weiter aus, Hochleistungskollektoren dichter anordnen ließen, weil sie bei geringerer Neigung als die Optimalneigung und zugleich weniger Verschattung weniger Ertragseinbußen hätten. Die größtmögliche Flächennutzung der Hochleistungskollektoren liege bei etwa 85 Prozent, während die Niedertemperaturkollektoren höchstens auf zwei Drittel kämen.

Ganz ausführlich erklärt Dr. Meißner auch die Vorteile, die pures Wasser als Solarflüssigkeit in Hochleistungskollektoren bringt. Doch dazu an anderer Stelle einmal mehr. Er stellt dieses dem Wasser-Glykol-Gemisch gegenüber, das Großteils in Niedertemperaturkollektoren verwendet wird. Wasser sei demnach sauber, sicher und rechne sich.

Sehr spannend, aber technisch auch echt tief gehend sind die anschließenden Ausführungen Meißners zur Solarthermie-Anlage als Wärmetauscher.

Schließlich bringt Dr. Meißner auf den Punkt (Punktediagramm), welches Potential Solarwärme überhaupt hat und liefert dazu ein äußerst spannendes Gedankenspiel, um 25 Prozent des Wärmebedarfs von Berlin solar zu decken. Schaut mal rein – es ist möglich!

Wir werden Dr. Meißner auf jeden Fall bitten, das eine oder andere aus seinem Vortrag noch näher für uns auszuführen, seid also gespannt. Wir sagen, Daumen hoch für diese gute Dreiviertestunde geballtes Wissen zu Hochleistungs-Solarthermie und Hochleistungskollektoren.

Foto: Ritter XL Solar