Um langfristig konkurrenzfähig zu bleiben, muss die Solarthermie-Technologie kostengünstiger werden. Mithilfe wirtschaftswissenschaftlicher Verfahren identifizieren Forscher wichtige Teilprozesse und Kostentreiber. Die Ergebnisse können Firmen der Branche nutzen, um ihre Abläufe zu optimieren. Zwei Forschungsprojekte befassten sich mit diesem Thema: Das hier vorgestellte Vorhaben KOST  sowie das Projekt TEWISol.

Bei solarthermischen Anlagen ist die Komponenten- und Systemtechnik sehr heterogen und unterscheidet sich je nach Hersteller. Ziel des Projekts KOST war es, die zentralen Komponenten von solarthermischen Anlagen und deren Schnittstellen zu standardisieren. Dadurch sollen die Herstell- und Installationskosten verringert sowie die thermische Leistungsfähigkeit gesteigert werden. So können der solare Wärmepreis signifikant reduziert und die Wettbewerbsfähigkeit von thermischen Solaranlagen im Vergleich zu anderen Technologien zur Wärmeerzeugung erhöht werden.

Ziel: Kosten für Herstellung und Komponenten reduzieren

Solarthermische Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung sind in Deutschland seit Längerem etabliert und verzeichneten über viele Jahre stark ansteigende Absatzzahlen. Damit dies so bleibt, müssen die Kosten für Herstellung und Komponenten sinken. Auch die Installation der Anlagen muss einfacher werden. So kann ein wartungsarmer und effizienter Betrieb der Solaranlagen gewährleistet werden.

Marktrecherchen und Analysen

Die Forschenden führten detaillierte Marktrecherchen zu den Komponenten Sonnenkollektor, Montagesystem, Regelung, Solarstation, Trinkwasserspeicher und Kombispeicher sowie deren Schnittstellen durch. Danach analysierten sie ausgewählte Produkte in Bezug auf Marktverbreitung, thermische Leistungsfähigkeit und Akzeptanz bei Herstellern, Installateuren und Endverbrauchern. Des Weiteren definierten sie Referenzsysteme, um den Einfluss der Standardisierung auf den solaren Wärmepreise abschätzen zu können.

Produktstandards entwickelt

Für die folgenden Komponenten und deren Schnittstellen wurden Produktstandards entwickelt:

•    Flachkollektor
•    Kollektorverbindungsset
•    Kollektorbefestigung
•    Regler
•    Trinkwasserspeicher
•    Kombispeicher
•    Solarstation
•    Mikrozirkulationsbremse

Eine Mikrozirkulationsbremse verringert die an den hydraulischen Anschlüssen von Wärmespeichern auftretenden Wärmeverluste dadurch, dass sie sogenannte Konvektionsströmungen beziehungsweise Mikrozirkulationsströmungen verhindert. Hervorgerufen werden diese Mikrozirkulationsströmungen durch die mit zunehmender Temperatur abnehmende Dichte des Wassers. Dies führt dazu, dass warmes Wasser nach oben strömt und kaltes Wasser nach unten.

Im Rahmen der Arbeit in der IEA SHC Task 54 „Price Reduction of Solar Thermal Systems“ wurden Referenzsysteme für eine konventionelle Wärmeerzeugungsanlage, eine solare Trinkwassererwärmungsanlage und eine Kombianlage in Bezug auf Technik und Kosten definiert. Des Weiteren wurde ein Verfahren zur Berechnung der solaren Wärmepreise LCoH (Levelised Cost of Heat)  entwickelt und angewandt.

Praxistransfer

Die entwickelten Produktstandards stehen der Solarthermiebranche  zur Verfügung und können direkt umgesetzt werden. Somit ist es theoretisch möglich, den Verkaufspreis um etwa zehn Prozent zu reduzieren. Folgende Bedingungen müssen dazu erfüllt sein: 

• Die erarbeiteten Standardkomponenten sollten verwendet werden.
• Eine Implementierung standardisierter hydraulischer und mechanischer Schnittstellen für die Kollektor- und Speicheranschlüsse sollte erfolgen.
• Daraus sollte eine Standardisierung von hydraulischen Kollektorschnellverbindern und Montagesystemen resultieren.
• Verbunden mit einer entsprechenden Massenproduktion können die  Produktionskosten einer Solaranlage (Trinkwasseranlage und Kombianlage) dann gesenkt werden.

Durch die schnellere und fehlerfreie Installation können die Installationskosten um etwa 10 Prozent bei einer Trinkwasseranlage bzw. 15 Prozent bei einer Kombianlage reduziert werden. Die Wartungskosten können um etwa 30 Prozent sinken. Gleichzeitig erhöht sich durch eine verbesserte Installation und die Vermeidung von Installationsfehlern der Wärmeertrag und somit die durch die Anlage eingesparte Energie sowie die Lebensdauer um etwa 10 Prozent. Die genannten Ersparnisse und Steigerungen in der Leistung und Lebensdauer können dazu führen, dass sich der solare Wärmepreis um etwa 30 Prozent reduziert.

Zuletzt aktualisiert am:
12.07.2021

Kosten sparen mit standardisierten Komponenten

För­der­kenn­zei­chen: 0325860A-B

Projektlaufzeit
01.04.2016 31.03.2019 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Solare Wärme, Erneuerbare Energien, Heizen, Lüften, Kühlen

För­der­sum­me: 779.669 €

Kontakt

Koordination
Universität Stuttgart, IGTE
http://www.igte.uni-stuttgart.de

Tel.: +49 711 685-63553

©aryfahmed – stock.adobe.com

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