Solarthermische Großanlagen können Biomasseheizkessel ergänzen oder ersetzen. Eine Förderung soll den Markt jetzt beleben.
Die auf Gestellen fein säuberlich aufgereihten Kollektoren glänzen in einem strahlenden blau unter der Mittagssonne von Berlin-Köpenick. Hier, auf einer bislang ungenutzten Fläche im Industrieareal, wird seit Kurzem Wärme produziert.
Die Anlage in Berlin-Köpenick mit ihrer 1058 m2 großen Solarkollektorfläche hat der Energiekonzern Vattenfall erst im Mai dieses Jahres an sein lokales Wärmenetz angeschlossen. Seitdem produziert sie mit einer Leistung von 700 kW warmes Wasser für ein Wärmenetz, an das rund 10000 Haushalte angeschlossen sind.
Großanlage für’s Netz:
Bei der Anlage handelt es sich um eine solarthermische Großanlage, die Wärme aus Solarenergie erzeugt. Solarthermie in diesem Maßstab kann ganze Wärmenetze versorgen – jedenfalls im Sommer. Um einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen, werden je nach Standort Flach- oder Vakuum-Röhrenkollektoren in verschiedensten Bauformen eingesetzt. In sonnenarmen Monaten gleichen große Wärmespeicher die fehlende Leistung aus, sodass laut Hersteller unter optimalen Bedingungen Deckungsanteile bis zu 50% erreicht werden können.
Im Gegensatz zur anderen erneuerbaren Energien sind solarthermische Anlagen besonders flächeneffizient. Bis zu 2000 MWh lassen sich von einem Hektar Fläche mit Solarwärmekollektoren pro Jahr ernten. Das sind 3,5-Mal so viel im Vergleich zu Photovoltaik. Außerdem lässt sich Wärme einfacher und kostengünstiger speichern als Strom aus den Photovoltaik-Anlagen.
Temperaturabhängig:
Allerdings besitzt Solarthermie eine hohe Temperaturabhängigkeit. Je größer der Temperaturunterschied zwischen erwärmtem Wasser und Umgebung ist, desto geringer wird der Wirkungsgrad, weil Wärme an die Umgebung verloren geht. Unterschiedliche technische Lösungen wie beispielsweise Vakuumröhrenkollektoren können den Ertragsverlust vermindern.
„Besonders wirtschaftlich sind solarthermische Anlagen ab einer Größe von mindestens 5000 m2 Kollektorfläche“, sagt Dirk Mangold vom Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige Energiesysteme (Solites). So eine Großanlage könne heute ohne Förderung bereits für 5 ct/kWh Wärme produzieren. Bei guten Voraussetzungen mit entsprechender Förderung ginge es auch unter 3,6 ct/kWh.
Im Vergleich dazu muss ein Privathaushalt unter Vollkostenrechnung mit 5 bis 6 ct/kWh Wärme bei einer neuen Gasheizung rechnen, bei einer Ölheizung sind es über 10 ct/kWh. „Damit sind solarthermische Großanlagen zu den fossilen Brennstoffen wettbewerbsfähig“, so Mangold.
Ein weiterer Vorteil: Alle Kosten sind bekannt, sodass der Wärmepreis stabil und unabhängig von globalen Öl- oder Gaspreisschwankungen bleibt.
In Berlin hat der Wärmelieferant die Solaranlage mit einem Biomethan-BHKW (654 kW thermisch) kombiniert. Wegen der Einbindung der Anlage in den Rücklauf der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) müssen die Kollektoren das Wasser nur von 55 auf 65 Grad erhitzen. Im Sommer deckt die Sonnenwärme 50% des Wärmebedarfs, den Rest erzeugt das BHKW. Im Winter versorgen zwei Gasturbinen mit nachgeschalteten Abhitzekessel die Haushalte mit Wärme. Die Gesamtanlage hat eine Leistung von 38 MW.
10% des Jahresbedarfs:
Thomas Jänicke-Klingenberg von der Vattenfall Wärme Berlin AG ist mit den Zwi-schenergebnissen der Anlage zufrieden. Rund 10% des jährlichen Wärmebedarfs decke die Solarthermie. Den errechneten Solarwärmeertrag von 440 MWh hat die Anlage in diesem Jahr mit seinen vielen Sonnenstunden schon fast erreicht.
Nicht nur für Versorger von großen Wärmenetzen ist der Bau einer Solar-thermie-Anlage interessant. Auch im ländlichen Raum sind oftmals Nahwärmenetze vorhanden, die mit Solarwärme versorgt werden könnten. „Interessant sei die Solarthermie zum Beispiel für Betreiber von zentralen Hackschnitzelheizungen“, sagt Stephan Fintelmann, Geschäftsführer von KBB Kollektorbau. Gerade im Sommer sind die Heizungen meist nur punktuell in Betrieb, wenn der Wärmedarf sinkt. „Das geht auf die Lebensdauer der Heizungsanlagen“, sagt Fintelmann. Eine solarthermische Großanlage hingegen könne die Heizungen im Sommer ersetzen. Dies mache auch die Wartungen der Heizungsanlagen im Sommer einfacher. Fintelmann bemerkt außerdem: „Bei zentralen Holzheizanlagen sind meist eh schon Wärmespeicher vorhanden.“ Dadurch sei die Wärmeversorgung auch an sonnenarmen Tagen gewährleistet.
Ersatz von Abwärme:
Viele Nahwärmenetze wurden ursprünglich für die Vermarktung von Abwärme gebaut, die durch andere Erzeugungsprozesse anfiel. Beispielsweise Biogasanlagen folgen diesem Prinzip. „Gerade angesichts der zunehmenden Flexibilisierung der Biogasanlagen gewinnt die Idee an Fahrt, Liefervereinbarungen von Wärme zeitweilig mit Solarwärme zu bedienen“, sagt Fintelmann. Das könnte immer dann der Fall sein, wenn der Biogasanlagenbetreiber in Zeiten mit niedrigem Strompreis die Anlage abstellt und entsprechend auch keine Wärme produziert.
In Dänemark gibt es diesen Trend schon länger. Dort seien viele Anlagen speziell dafür gebaut worden, sagt der Experte. Auch für Biogasanlagen-Betreiber, deren Biogasanlagen nach 20 Jahren stillgelegt werden, eröffnen sich neue Möglichkeiten, wie sie ihre Wärme-Liefervereinbarungen stattdessen bedienen können. Solarthermie kann und die benötigte Wärme liefern. Mangold vom Steinbeis-Institut sieht einen weiteren praktischen Nebeneffekt: die nicht mehr benötigten Fermenter, die sowieso schon auf den Höfen stehen, können als Warmwasserspeicher umgenutzt werden.Lissa Peters; Kontakt: hinrich.neumann@topagrar.com
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Solarthermische Großanlagen können Biomasseheizkessel ergänzen oder ersetzen. Eine Förderung soll den Markt jetzt beleben.
Die auf Gestellen fein säuberlich aufgereihten Kollektoren glänzen in einem strahlenden blau unter der Mittagssonne von Berlin-Köpenick. Hier, auf einer bislang ungenutzten Fläche im Industrieareal, wird seit Kurzem Wärme produziert.
Die Anlage in Berlin-Köpenick mit ihrer 1058 m2 großen Solarkollektorfläche hat der Energiekonzern Vattenfall erst im Mai dieses Jahres an sein lokales Wärmenetz angeschlossen. Seitdem produziert sie mit einer Leistung von 700 kW warmes Wasser für ein Wärmenetz, an das rund 10000 Haushalte angeschlossen sind.
Großanlage für’s Netz:
Bei der Anlage handelt es sich um eine solarthermische Großanlage, die Wärme aus Solarenergie erzeugt. Solarthermie in diesem Maßstab kann ganze Wärmenetze versorgen – jedenfalls im Sommer. Um einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen, werden je nach Standort Flach- oder Vakuum-Röhrenkollektoren in verschiedensten Bauformen eingesetzt. In sonnenarmen Monaten gleichen große Wärmespeicher die fehlende Leistung aus, sodass laut Hersteller unter optimalen Bedingungen Deckungsanteile bis zu 50% erreicht werden können.
Im Gegensatz zur anderen erneuerbaren Energien sind solarthermische Anlagen besonders flächeneffizient. Bis zu 2000 MWh lassen sich von einem Hektar Fläche mit Solarwärmekollektoren pro Jahr ernten. Das sind 3,5-Mal so viel im Vergleich zu Photovoltaik. Außerdem lässt sich Wärme einfacher und kostengünstiger speichern als Strom aus den Photovoltaik-Anlagen.
Temperaturabhängig:
Allerdings besitzt Solarthermie eine hohe Temperaturabhängigkeit. Je größer der Temperaturunterschied zwischen erwärmtem Wasser und Umgebung ist, desto geringer wird der Wirkungsgrad, weil Wärme an die Umgebung verloren geht. Unterschiedliche technische Lösungen wie beispielsweise Vakuumröhrenkollektoren können den Ertragsverlust vermindern.
„Besonders wirtschaftlich sind solarthermische Anlagen ab einer Größe von mindestens 5000 m2 Kollektorfläche“, sagt Dirk Mangold vom Steinbeis Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige Energiesysteme (Solites). So eine Großanlage könne heute ohne Förderung bereits für 5 ct/kWh Wärme produzieren. Bei guten Voraussetzungen mit entsprechender Förderung ginge es auch unter 3,6 ct/kWh.
Im Vergleich dazu muss ein Privathaushalt unter Vollkostenrechnung mit 5 bis 6 ct/kWh Wärme bei einer neuen Gasheizung rechnen, bei einer Ölheizung sind es über 10 ct/kWh. „Damit sind solarthermische Großanlagen zu den fossilen Brennstoffen wettbewerbsfähig“, so Mangold.
Ein weiterer Vorteil: Alle Kosten sind bekannt, sodass der Wärmepreis stabil und unabhängig von globalen Öl- oder Gaspreisschwankungen bleibt.
In Berlin hat der Wärmelieferant die Solaranlage mit einem Biomethan-BHKW (654 kW thermisch) kombiniert. Wegen der Einbindung der Anlage in den Rücklauf der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK) müssen die Kollektoren das Wasser nur von 55 auf 65 Grad erhitzen. Im Sommer deckt die Sonnenwärme 50% des Wärmebedarfs, den Rest erzeugt das BHKW. Im Winter versorgen zwei Gasturbinen mit nachgeschalteten Abhitzekessel die Haushalte mit Wärme. Die Gesamtanlage hat eine Leistung von 38 MW.
10% des Jahresbedarfs:
Thomas Jänicke-Klingenberg von der Vattenfall Wärme Berlin AG ist mit den Zwi-schenergebnissen der Anlage zufrieden. Rund 10% des jährlichen Wärmebedarfs decke die Solarthermie. Den errechneten Solarwärmeertrag von 440 MWh hat die Anlage in diesem Jahr mit seinen vielen Sonnenstunden schon fast erreicht.
Nicht nur für Versorger von großen Wärmenetzen ist der Bau einer Solar-thermie-Anlage interessant. Auch im ländlichen Raum sind oftmals Nahwärmenetze vorhanden, die mit Solarwärme versorgt werden könnten. „Interessant sei die Solarthermie zum Beispiel für Betreiber von zentralen Hackschnitzelheizungen“, sagt Stephan Fintelmann, Geschäftsführer von KBB Kollektorbau. Gerade im Sommer sind die Heizungen meist nur punktuell in Betrieb, wenn der Wärmedarf sinkt. „Das geht auf die Lebensdauer der Heizungsanlagen“, sagt Fintelmann. Eine solarthermische Großanlage hingegen könne die Heizungen im Sommer ersetzen. Dies mache auch die Wartungen der Heizungsanlagen im Sommer einfacher. Fintelmann bemerkt außerdem: „Bei zentralen Holzheizanlagen sind meist eh schon Wärmespeicher vorhanden.“ Dadurch sei die Wärmeversorgung auch an sonnenarmen Tagen gewährleistet.
Ersatz von Abwärme:
Viele Nahwärmenetze wurden ursprünglich für die Vermarktung von Abwärme gebaut, die durch andere Erzeugungsprozesse anfiel. Beispielsweise Biogasanlagen folgen diesem Prinzip. „Gerade angesichts der zunehmenden Flexibilisierung der Biogasanlagen gewinnt die Idee an Fahrt, Liefervereinbarungen von Wärme zeitweilig mit Solarwärme zu bedienen“, sagt Fintelmann. Das könnte immer dann der Fall sein, wenn der Biogasanlagenbetreiber in Zeiten mit niedrigem Strompreis die Anlage abstellt und entsprechend auch keine Wärme produziert.
In Dänemark gibt es diesen Trend schon länger. Dort seien viele Anlagen speziell dafür gebaut worden, sagt der Experte. Auch für Biogasanlagen-Betreiber, deren Biogasanlagen nach 20 Jahren stillgelegt werden, eröffnen sich neue Möglichkeiten, wie sie ihre Wärme-Liefervereinbarungen stattdessen bedienen können. Solarthermie kann und die benötigte Wärme liefern. Mangold vom Steinbeis-Institut sieht einen weiteren praktischen Nebeneffekt: die nicht mehr benötigten Fermenter, die sowieso schon auf den Höfen stehen, können als Warmwasserspeicher umgenutzt werden.Lissa Peters; Kontakt: hinrich.neumann@topagrar.com
