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01. Dez.. 2022

Erneuerbare Energien heizen ein: SolnetPlus

Besonders in den nasskalten Jahreszeiten ist der Bedarf an Wärmeenergie hoch. Doch auch in den warmen Monaten benötigt der Gebäudebestand Wärme. Insgesamt umfasst der Wärmebedarf sogar rund die Hälfte der in Deutschland benötigten Endenergie. Zwar wird in Deutschland noch überwiegend mit Gas geheizt, doch erneuerbare Energien spielen bei der Versorgung eine immer größere Rolle. Große Solarthermieanlagen können helfen, in der Wärmeerzeugung unabhängiger von fossilen Energieträgern zu werden. Angeschlossen an ein Wärmenetz eröffnet Solarthermie erhebliche Einsparpotenziale, wie das Projekt SolnetPlus zeigt.

Solarthermie-Flachkollektoren bei der Montage
Montage von Solarthermie-Flachkollektoren in Ludwigsburg
© Guido Bröer

Photovoltaikmodule auf öffentlichen und privaten Gebäuden sind ein längst bekannter Anblick. Thermische Solarkollektoren (auch Sonnenkollektoren genannt) in Form von Flachkollektoren sehen ihnen auf den ersten Blick zum Verwechseln ähnlich, produzieren jedoch statt Strom Wärme. Vakuumröhrenkollektoren sind eine andere Bauart von Sonnenkollektoren und liefern ebenso emissionsfreie Wärme. Im großen Stil eingesetzt lässt sich durch Solarwärme ein relevanter Teil unseres Wärmebedarfs decken. Das Verbundvorhaben SolnetPlus, gefördert im Rahmen der Nationalen Klimaschutzinitiative (NKI) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK), will die verstärkte Nutzung von Solarthermie in Wärmenetzen – die solare Wärmewende – verstetigen und verstärken.

Heizen mit Solarthermie: Nachhaltig und emissionsfrei

Die durch Solarthermieanlagen in Wärme umgewandelte Energie ist nachhaltig und emissionsfrei. Die Voraussetzung dafür gibt es kostenlos und reichlich: Pro Tag erreicht uns mehr Energie in Form von Sonnenstrahlen als die gesamte Weltbevölkerung im Jahr verbrauchen würde. Selbst in Deutschland und Nordeuropa ist Sonnenenergie reichlich vorhanden und so sind beispielsweise in Dänemark bereits viele solare Wärmenetze in Betrieb.

Das Prinzip der Solarthermie ist altbekannt, schon in der Antike bündelte man Sonnenstrahlen in Spiegeln, um Wärme zu erzeugen. Vorläufer unserer heutigen Solarkollektoren wurden bereits im 18. Jahrhundert entwickelt. Heute existieren technisch ausgereifte Kollektoren, die hohe Wirkgrade erreichen.

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Wie funktionieren thermische Solarkollektoren?

Das Funktionsprinzip von Solarthermieanlagen ist so einfach wie genial: Die Sonnenstrahlung trifft auf einen selektiv beschichteten Absorber, der die Wärme an eine durchströmende Trägerflüssigkeit abgibt. Die Technologie ist ausgereift, marktverfügbar und wartungsarm.

Durch den Einsatz großer Solarthermieanlagen in Verbindung mit Wärmenetzen ist es möglich, nicht nur Gebäude, sondern Gemeinden, Stadtquartiere und ganze Städte mit Wärme zu versorgen. In einem Wärmenetz wird die Wärme von einer Heizzentrale über unterirdisch verlegte Rohrleitungen zu den Verbraucher*innen transportiert. Wärmenetze an sich sind technologieoffen und können von vielen verschiedenen Wärmequellen gespeist werden.

Solarthermiekollektoren in Simmern
Ans Wärmenetz angeschlossene Solarthermiekollektoren in Simmern. Hier wurden Vakuumröhrenkollektoren verbaut.
© Guido Bröer

Ist Solarthermie nur etwas für den Sommer?

In den Sommermonaten und den Übergangsjahreszeiten kann Solarwärme einen wesentlichen Beitrag dazu leisten, fossile Brennstoffe einzusparen und so das Klima zu schützen. Mit saisonalen Wärmespeichern kann dieser Effekt sogar über den Winter hinaus erreicht werden. Je nach Größe dieser Speicher reicht die Solarwärme dann bis ins Frühjahr, erklärt SolnetPlus-Wissenschaftler Dirk Mangold, Leiter des Steinbeis-Forschungsinstituts Solites. Neben Solarwärme können Wärmespeicher auch Abwärme aus industriellen Prozessen, geothermische Wärme, Wärme aus in Sektorkopplung betriebenen Wärmepumpen und ähnliches speichern. „Diese Wärmespeicherung ist völlig unabhängig von fossilen Energieimporten, sichert die Wärmeversorgung von Quartieren bis hin zu großen Städten lokal ab und stellt diese auf eine wirtschaftlich sichere Basis“, so Mangold. Laut dem SolnetPlus-Wissenschaftler steigt die Nachfrage nach solchen Wärmespeichern aktuell stark an.

Mehr positive Eigenschaften als nur Wärmegewinnung

Für die Installation von großen Solarthermie-Flächen und Wärmespeichern sind entsprechende Flächen nötig. Im Gegensatz zu Photovoltaik-Freiflächenanlagen brauchen Solarthermie-Flächen siedlungsnahe Standorte, damit auf dem Weg zu den Wärmeverbrauchern möglichst wenig Wärmeverluste entstehen. Die Flächen können neben der Wärmegewinnung weitere positive Eigenschaften haben. Sie können Biodiversität fördern und wiederherstellen, vorbelastete Flächen sinnvoll nutzen und – je nach Betreibermodell – sogar das lokale Zusammengehörigkeitsgefühl stärken.

Kommunale Wärmeplanung: Bald Pflicht für viele Kommunen

In Baden-Württemberg ist eine kommunale Wärmeplanung für Kommunen mit mehr als 20.000 Einwohnenden bereits Pflicht. In Schleswig-Holstein und auf Bundesebene werden entsprechende Gesetzentwürfe aktuell diskutiert. Im Rahmen der kommunalen Wärmeplanung soll jede Kommune den nötigen Wärmebedarf sowie die Potenziale der erneuerbaren Energien für sich analysieren: Können siedlungsnahe Flächen als Energiegewinnflächen für Solarthermie ausgewiesen werden? Welche Änderungen des bestehenden Plansatzes sind dazu notwendig? Damit ist bereits ein wichtiger Schritt hin zu einem zukünftigen solaren Wärmenetz getan.

Solare Wärmenetze als eine Lösung für den kommunalen Klimaschutz

Das Projekt SolnetPlus verstärkt die Entwicklung und den Zubau von solaren Wärmenetzen durch einen bundesweiten Wissenstransfer. Unter solaren Wärmenetzen versteht man die Nutzung von großen Solarthermieanlagen in Kombination mit anderen erneuerbaren Energien und Effizienztechnologien in Nah- oder Fernwärmenetzen. Nach einer langjährigen Entwicklungszeit konnte inzwischen eine merkliche und erfolgreiche Markteinführung der Solarthermie als Erzeugungstechnologie für die kommunale Wärmeversorgung stattfinden. Dieser Zuwachs findet aktuell in zwei Bereichen statt: städtischen Fernwärmenetzen in Ballungsräumen und kleineren, meist neuen Wärmenetzen im ländlichen Raum.

Die Arbeitsziele des Projekts sind:

  • Verstetigung des erfolgreichen Ansatzes „solare Wärmenetze“ durch eine bundesweite Verbreitung
  • Stärkung der Handlungskompetenz relevanter Zielgruppen und deren Aktivierung
  • Verbesserung der Sichtbarkeit und Bekanntheit dieser Lösung für den kommunalen Klimaschutz
  • Klimaschutzbeitrag durch neue Projekte und eine mittelfristige Maßnahmenwirkung

Mit einem innovativen Wärmenetz die Wärmewende vorantreiben

Das Angebot des Projekts SolnetPlus ist vor allem an Kommunen, Behörden und Wärmeversorger adressiert, die durch Workshops und umfassende Informationsveranstaltungen unterstützt werden. Zentrale Voraussetzung für die Umsetzung bundesweiter solarer Wärmenetze sind einheitliche Genehmigungsverfahren. Um diese zu beschleunigen, bietet das Verbundvorhaben neben der Analyse bisheriger Prozesse weitere Handlungsempfehlungen in Form von Workshops an.

Auf der Projektlandkarte von SolnetPlus erfahren Sie, welche solarthermischen Großanlagen in Deutschland bereits in Betrieb und in Entstehung sind. Weitere Informationen, wie SolnetPlus bei der Umsetzung von solaren Wärmenetzen unterstützen kann, erhalten Sie auf der Projektwebsite, im projekteigenen Newsletter oder auf LinkedIn.

Pressekontakt

Solites
Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme
Dipl.-Ing. Anna Laura Ulrichs
Meitnerstr. 8
70563 Stuttgart
Tel.: 0711 6732000–0
Fax: 0711 6732000–99
E-Mail:
info@solites.de

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