Menü
Themen: Solare Wärme, Erneuerbare Energien, Heizen, Lüften, Kühlen
Innovation: Wärmekosten, standardisierte Komponenten & Schnittstellen, Mikrozirkulationsbremse
Themen: Solare Wärme, Erneuerbare Energien, Heizen, Lüften, Kühlen
Innovation: Wärmekosten, standardisierte Komponenten & Schnittstellen, Mikrozirkulationsbremse

Quintessenz

  • Wissenschaftler definierten ein Verfahren zur Bestimmung der solaren (und konventionellen) Wärmekosten von thermischen Solaranlagen (LCoH: Levelised Cost of Heat)
  • Sie entwickelten eine steckbare Mikrozirkulationsbremse
  • Definition von standardisierten Komponenten (Sonnenkollektor, Montagesystem, Regelung, Solarstation, Trinkwasserspeicher und Kombispeicher) und deren Schnittstellen
  • Diese reduziert die Wärmeverluste von Warmwasserspeichern, indem die sogenannte Einrohrzirkulation vermieden bzw. verringert wird

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.

Hier sieht man die gemeinsam mit der Industrie erarbeiteten Spezifikationen für eine Standard-Solarstation.

Hier sieht man die gemeinsam mit der Industrie erarbeiteten Spezifikationen für eine Standard-Solarstation.

© Universität Stuttgart
Hier sieht man die gemeinsam mit der Industrie erarbeiteten Spezifikationen für einen Standard-Trinkwassespeicher.

Hier sieht man die gemeinsam mit der Industrie erarbeiteten Spezifikationen für einen Standard-Trinkwassespeicher.

© Universität Stuttgart

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.

Letzte Aktualisierung: 28. August 2020

Thematisch verwandte Publikationen

Thematisch verwandte Projekte

Diese Webseite verwendet sogenannte Cookies zur Optimierung der Ansicht und aller Funktionen. Für die Nutzungsanalyse wird Matomo verwendet. Durch die weitere Nutzung der Website stimmen Sie dem zu. Wenn Sie der Nutzungsanalyse widersprechen oder mehr über Cookies erfahren möchten, klicken Sie bitte auf die Datenschutzerklärung .

OK