Ein Forschungsprojekt soll konzentrierende Solarthermie in Deutschland marktfähig machen. Ziel ist der Einsatz in Wärmenetzen und bei Prozesswärme. 

 

Konzentrierende Solarkollektoren gelten als Option für die Dekarbonisierung der Wärmeversorgung. Das Forschungsprojekt „ProSolNetz“ untersucht, wie diese Technologie wirtschaftlich und technisch in deutschen Wärmenetzen und in der Prozesswärmeerzeugung eingesetzt werden kann. Der Bundesverband Solarwirtschaft und einer der Forschungspartner, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), haben in einem Webinar am 8. Oktober erste Ergebnisse und Tools vorgestellt.

Ein Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Entwicklung von Werkzeugen zur Ertragsprognose und -überprüfung. Diese sollen Kommunen und Planungsbüros beim Entwurf und bei der Bewertung von Anlagen unterstützen. Ergänzend entsteht ein Konzept zur Systemintegration konzentrierender Solarthermie in bestehende Wärmenetze und industrielle Anwendungen. 

Konzentrierende solarthermische Systeme sind in Deutschland bisher kaum verbreitet. Sie gewinnen Wärme aus Sonnenstrahlung, indem Spiegel die einfallende Strahlung auf eine begrenzte Fläche fokussieren. Dadurch wird ein Wärmeträgermedium erhitzt, das die Energie über einen Wärmeübertrager in ein Netz oder einen Prozess einspeist. In Regionen mit hoher Sonneneinstrahlung werden solche Systeme bereits in Kraftwerken zur Stromerzeugung genutzt.

Softwaretools müssen entwickelt werden

Für Deutschland liegt der Fokus dagegen auf der Bereitstellung von Prozesswärme und der Einspeisung in kommunale Wärmenetze. Ein technischer Vorteil ist die Möglichkeit, Wärme verlustärmer und kostengünstiger zu speichern als Strom, was eine kontinuierliche Versorgung ermöglicht.

Für den BSW Solar könnten solche solarthermischen Anlagen für die Wärmwende genutzt werden. Sie können laut dem Verband mit hoher Effizienz Temperaturen bei und weit über 100 Grad Celius liefern und zusammen mit Speichern eine verlässliche CO2-neutrale Wärmequelle bilden. Durch die Integration von Speichern könne der Anteil der Solarwärme auf 50 bis 60 Prozent erhöht werden.

Das DLR hat im Rahmen des Projektes eine Studie durchgeführt, ob ein Fernwärmenetz zu 100 Prozent via Solarenergie betrieben werden könnte. DLR-Wissenschaftlerin Navina Konz hat beim Webinar zentrale Ergebnisse vorgestellt. Demnach kann ein Solarfeld mit Speichern und Wärmepumpen durchaus ein Wärmenetz rechnerisch zu 100 Prozent versorgen. 

Das untersuchte Konzept sieht ein Solarfeld von 100.000 Quadratmetern, eine Wärmepumpe mit 14 MW Leistung und einen Saisonspeicher mit 284.000 Kubikmetern Volumen vor. Die simulierte Anlage erreicht eine Jahreserzeugung von 50.000 MWh, davon 80 Prozent Solar, der Rest über Strom. Die Gesamtkosten einschließlich Speicher und Technik, jedoch ohne Grundstück, belaufen sich auf 85 Millionen Euro. Nach Förderung ergeben sich Wärmegestehungskosten von rund 110 Euro/MWh. Das DLR sieht in diesem Ansatz ein technisch umsetzbares Beispiel für eine vollständig erneuerbare Wärmeversorgung.

Erste Anlagen in Europa am Netz

Zudem wurden an dem Webinar das vom Institut für Solarforschung des DLR entwickelte Simulationstool „Greenius“ sowie das Berechnungstool „ROKA“ vom Unternehmen RZVN vorgestellt. Greenius dient der schnellen Abschätzung von Erträgen und wird vor allem in frühen Planungsphasen und Machbarkeitsstudien eingesetzt. Neben Solarkollektoren lassen sich damit auch Photovoltaikanlagen und Windparks detailliert simulieren.

Das Tool wird vom DLR kostenlos zur Verfügung gestellt, da das Projekt Förderung vom Bund erhält. „ROKA“ ist das Rohrnetzberechnungsprogramm der Rechenzentrum für Versorgungsnetze Wehr GmbH. Im Rahmen des Forschungsprojektes wurde die Software erweitert, damit sie auch konzentrierende Solarkollektoren mit eimbeziehen kann. 

Der europäische Markt für konzentrierende Solarkollektoren wächst nach Angaben des BSW Solar. In Spanien ist im Jahr 2023 die bislang größte Anlage zur solaren Prozesswärmeerzeugung für die Brauerei Heineken in Betrieb gegangen. Parabolrinnenkollektoren mit 30 MW Leistung liefern dort Wärme mit Temperaturen zwischen 140 und 160 Grad Celsius. In Belgien sind mittlerweile drei Anlagen zur Versorgung industrieller Prozesse in Betrieb, in Dänemark nutzen zwei Wärmenetzbetreiber Parabolrinnenkollektoren als Teil ihrer Dekarbonisierungsstrategie.

Das Forschungsprojekt „ProSolNetz“ läuft noch bis April 2027. Gefördert wird das Vorhaben „ProSolNetz“ vom Bundesministerium (BMWE) über den Projektträger Jülich (PTJ).