Solarthermie: Unterschätzte Zukunftstechnologie
Bis 2020 sollen 14 % der in Deutschland erzeugten Wärme aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Einen Boom hat das der Solarthermie, mit der auf 1,5 Mio. Dächern in Deutschland Wärme für Warmwasser und Heizung erzeugt wird, nicht beschert. Trotz ökologisch sauberer Weste.
„Gebäude verursachen etwa 40 % des Endenergieverbrauchs in Deutschland“, weiß Ursula Heinen-Esser, parlamentarische Staatssekretärin im Bundesumweltministerium. „Die Energie- und CO2-Einsparpotenziale sind immens“, ergänzt sie. Die Erkenntnis scheint sich nicht durchzusetzen, schrumpft doch in Deutschland der Absatz von Solarkollektoren seit 2008. Von 2,1 Mio. m2 neu installierter Kollektorfläche 2008 auf 2010 nur noch 1,15 Mio. m2. Bis April 2011 ließen die Zahlen des Branchenverbandes BSW-Solar keine Trendwende erkennen.
Immerhin sollen in Deutschland spätestens 2020, so das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, 14 % der Wärme aus erneuerbaren Energiequellen stammen. Auf Deutschlands Dächern wäre Platz für 800 km2 Kollektoren, mit denen sich die Hälfte des momentanen Wärmebedarfs für Warmwasser und Heizung hierzulande decken ließe. Bisher installiert sind rund 14 km2.
„Der große Charme der Solarthermie ist, dass sie komplett brennstofffrei ist“
„Der große Charme der Solarthermie ist, dass sie komplett brennstofffrei ist. Von daher hat sie großes Potenzial, leidet aber in der aktuellen Energiedebatte unter dem Erfolg der Photovoltaik“, meint Martin Pehnt, promovierter Physiker und Fachbereichsleiter erneuerbare Energien beim Ifeu, Institut für Energie- und Umweltforschung in Heidelberg.
Die Solarthermie konkurriert mit der Photovoltaik um die Dachflächen. Hinzu kommt: Der Geldertrag durch die Einspeisevergütung ist beim Solarstrom zurzeit höher als langfristige Einsparungen durch steigende Öl- und Gaspreise bei der Solarwärme. Hinzu komme, dass Photovoltaik einen höheren Imagewert habe als Solarthermie, so Pehnt.
„Die Solarthermie wurde in den letzten Jahren nicht wirklich billiger“, sieht der Ifeu-Energieexperte ein weiteres Manko. Preissenkungen bei den Kollektoren würden durch Erhöhungen an anderer Stelle in der Vermarktungskette wieder aufgefressen.
„Bei der Wärme klemmt‘s“, sagt Andreas Wagner, Ingenieur für Energie- und Wärmetechnik, Mitgründer und Geschäftleiter Entwicklung und Innovation von Wagner Solar im hessischen Cölbe. Das sei keine Krise der Solarthermie: „Wir beobachten, dass das alle innovativen Technologien betrifft, in die für eine ökologischere und effizientere Wärmeerzeugung investiert werden könnte“, erklärt er.
Ursache sei eine Orientierungsphase der Investoren, so Wagner, der beim BSW-Solar im Vorstand sitzt. „Energiepreise und Investitionsschub hängen zusammen. Wir haben zurzeit wieder recht hohe Preise, aber der Investitionsschub bleibt aus.“ Denn: „Noch nie wurde so intensiv über Energie gesprochen wie heute, noch nie war man sich über alle Parteigrenzen hinweg so einig, dass man in das Zeitalter erneuerbarer Energien investieren muss.“ Was aber nun genau komme, sei eben noch unklar: „Die Investoren warten daher auf den konkreten Startschuss.“
Ein Vorteil der Solarthermie laut Martin Pehnt: Ökologisch hat sie eine recht saubere Weste. „Die in Deutschland eingesetzten Systeme für die Solarthermie sind als ökologisch relativ problemlos zu beurteilen.“ Der Röhrenkollektor habe etwas höhere Aufwendungen, aber einen höheren spezifischen Ertrag als Flachkollektoren. Pehnt lässt derzeit eine Studie zu Ökobilanzen von innovativen Heizungssystemen erstellen.
Die CO2-Emissionen für ein klassisches heizungsunterstützendes System resultieren Pehnt zufolge zu einem guten Viertel aus der Kollektorherstellung, die Hälfte kommt aus den Peripheriesystemen – also dem zur Solaranlage gehörigen Wärmespeicher und der Verrohrung. Das restliche Viertel steuert der Betrieb bei, vor allem der Strombedarf der Umwälzpumpen und der Regelung.
„Die Entsorgung ist insofern berücksichtigt, als dass bei der CO2-Bilanzierung der Herstellung Sekundärmaterialien berücksichtigt sind. Man bekommt aus der Entsorgungsphase eher eine Gutschrift für vermiedene Primärmaterialien“, so Pehnt. Typische Materialien sind Kupfer, Aluminium und Glas – alles gut recyclierbar.
In puncto Ökologie besteht noch Optimierungsbedarf
„Je nach Einsatzzeit hat sich eine typische Solarkollektoranlage in Deutschland nach ein bis anderthalb Jahren energetisch amortisiert“, meint Pehnt. Sehe man sich die Treibhausgasemissionen an, ergäben sich, so Pehnt, für die erzeugte kWh Wärme Werte von 20 g CO2 bis 40 g CO2.
„Das ist eine Größenordnung weniger im Vergleich zu den fossil betriebenen Systemen“, erklärt Pehnt. Reine Gassysteme für Warmwasser und Heizung lägen bei 240 g CO2/kWh, ölbasierte bei 320 g CO2/kWh. „Zu beachten ist: Je höher der solare Anteil in solchen Systemen ist, desto größer ist der Materialaufwand für Kollektoren und Speicher bei gleichzeitig sinkenden Erträgen pro Quadratmeter.“
Aktuelle Ökobilanzen zum Thema sind zwar rar, sagt Pehnt, aber: „Wir wissen, was an Material in die Systeme hineingeht. Das sind Standardmaterialien, wie Aluminium oder Kupfer für den Absorber.“ Diese könnten als „ökologisch vertretbar“ gelten. Andreas Wagner, der seit 32 Jahren mit seiner Firma Solarkollektoren herstellt, sieht Optimierungsmöglichkeit in der Ökologie – vor allem beim Ressourcenbedarf. Ließe sich dieser verringern, würde sich auch die CO2-Bilanz verbessern.
„Ein Solarkollektor braucht Platz. Das bedeutet Materialverbrauch und das ist ein kritischer Punkt, zum einen, was die Ressourcennutzung angeht, zum anderen, was die Kosten angeht“, verweist Wagner auch auf den aktuell hohen Kupferpreis. Kupfer wird in Solarkollektoren nicht nur für die Verrohrung, sondern auch für die Absorberfläche an sich eingesetzt. „Wir – und auch andere in der Branche – ersetzen Kupfer zum Teil schon seit Jahren durch Aluminium.“ Auch würden die Wandstärken der Kupferrohre verringert.
Herstellungstechnisch bedeutet dies einen Übergang vom Ultraschall- zum Laserschweißen. „Mit dem Laserschweißen lassen sich verschiedene Materialien wie ein Aluminiumabsorberblech und ein Kupferrohr besser verbinden und auch die Verarbeitung dünnwandigerer Rohre gelingt besser“,erläutert Wagner.
Was in der Ökobilanz in der Betriebsphase zu Buche schlägt, sei der Strombedarf der Umwälzpumpen, so Ifeu-Experte Pehnt. „In der Vergangenheit haben Systemhersteller Pumpen genutzt, die nicht an die Systeme, vor allem nicht an den Solarkreislauf angepasst waren.“ So seien bei der durch den Kollektor eingesparten Primärenergie Verluste von 10 % bis 15 % durch falsch dimensionierte Umwälzpumpen aufgetreten.
„Die Solarthermie wird als einziger erneuerbarer Wärmeerzeuger im Gebäude immer wichtiger werden“
„Die Stiftung Warentest hat bei uns 36 kWh/Jahr gemessen“, weiß Andreas Wagner zu berichten und ergänzt: „Das kann man mit drehzahlgeregelten Pumpen weiter verringern.“ Die Nettoeinsparung der Primärenergie gegenüber einer herkömmlichen Warmwasserbereitung liege für eine solarthermische Anlage bei 2500 kWh bis 3000 kWh pro Jahr.
„So viele kritische Produkte sind heutzutage in einer solarthermischen Anlage nicht mehr vorhanden“, so Wagner zum Thema Schadstoffe. Er verweist dabei auf das deutsche Umweltzeichen „Blauer Engel“, den es auch für diese Produktkategorie gebe (RAL-UZ 73). „Die Kriterien halten wir sehr konsequent ein“ sagt Wagner für sein Unternehmen, der Kriterienkatalog des Umweltzeichens sei ein Kernkriterium für die eigene Produktentwicklung.
„Auch wenn wir momentan in einer Absatzdelle stecken, wird die Solarthermie als einziger erneuerbarer Wärmeerzeuger im Gebäude immer wichtiger werden“, ist Wagner auf lange Sicht optimistisch.
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