Ist man davon überzeugt, dass Sonnenenergie einen wesentlichen Beitrag zur künftigen Versorgung leisten soll, so ist selbstverständlich auch die Solarthermie dabei. Mit Sonnenkollektoren wird die solare Wärme auf einfache Weise gewonnen. Über drei Vorzüge darf man sich immer wieder freuen: Es handelt sich dabei um einen direkten Ertrag von Gebrauchswärme, also ohne Umwandlungsschritte und deren Verluste. Wasser als Wärmespeicher zeichnet sich durch eine optimale Effizienz aus. Und dank bewährter Technik sind zahlreiche Anwendungen möglich. Es gilt jedoch auch bei Sonnenkollektoren, die Ausrichtung gezielt zu wählen, um einen möglichst ausgeglichenen Ertrag und möglichst wenig Stagnationszeiten zu erreichen. Vieles spricht also für die Solarthermie.
Ergänzende Technologien
Bedauerlich ist jedoch die Situation, wenn Solarthermie und Photovoltaik noch immer als Konkurrenten betrachtet werden. Beide Technologien haben ihre jeweiligen Stärken und ihren Nutzen. Während Solarstrom die E-Mobilität zum Fahren bringt, kann die Solarthermie Warmwasser und Raumwärme bereitstellen, dies sogar mit saisonaler Speicherung.
Ein besonderes Beispiel der Kooperation dieser beiden Technologien stellen die vor wenigen Jahren erstmals eingeführten Hybrid-Kollektoren (PVT) dar. Wenn die solare Erwärmung eines Photovoltaik-Moduls an einen angeschlossenen Absorber abgegeben wird, kann die Solarstromerzeugung mit einem Wärmeertrag kombiniert werden. Diese Wärme lässt sich als Quelle für den nachfolgenden Wärmepumpen-Betrieb einsetzen oder zur sommerlichen Regeneration von Erdwärmesonden.
Bei der Entwicklung von PVT-Kollektoren mussten einige Probleme gelöst werden, wie geeignete Materialkombinationen, Verbindungsvarianten (Schweissen oder Kleben), aber auch die jeweiligen Materialstärken sowie die eine gleichmässige Durchströmung gewährleistende Struktur des Fluidkanals waren zu definieren. Ferner galt es, die Montagesysteme für dachintegrierte und für Flachdachanlagen weiter zu entwickeln. Inzwischen stehen geprüfte Produkte im Einsatz und erweitern auf symbiotische Weise das Angebot an Sonnenenergienutzung.
Kombinationen
Als monovalentes System kann Solarthermie für Warmwasser und Raumwärme zu tiefsten Energiekosten führen, zwar bei höheren Investitionen.
Die seit Jahren bewährte bivalente Variante mit Holz und Solarthermie bietet im Sommer reduzierten Holzverbrauch und Schonung dieser Ressource, lässt eine Optimierung des Wochenspeichers zu, muss sich jedoch mit den Verbrennungsrückständen befassen.
Auch das bivalente System mit Wärmepumpe und Solarthermie überzeugt, denn die höheren Investitionen werden durch eine Reduktion des Stromverbrauchs teilweise kompensiert.
Vernetzt man verschiedene Energiequellen und -speicher so entstehen multivalente Systeme für Überbauungen und Areale, deren Betrieb nach unterschiedlichen Kriterien jeweils optimiert werden kann.
Solar unterstützte Wärmeverbünde
Die folgende Frage ist sinnvoll: Müssen im Sommerhalbjahr bei einem Nah- oder Fernwärmenetz unbedingt Holzschnitzel verbrannt werden, um die nötige Wärmeversorgung der angeschlossenen Kunden zu gewährleisten? Tatsächlich wäre die Solarwärme grundsätzlich geeignet, die erforderliche Wärme und entsprechende Temperaturen zu liefern. Für den Kanton St. Gallen hat das SPF einige bestehende Nahwärmeverbünde untersucht, um das Potenzial abschätzen zu können. Insgesamt wurden zunächst 43 Wärmeverbünde auf ihre Tauglichkeit einer Solareinbindung analysiert und deren Betreiber befragt. Gleichzeitig wurden verschiedene Kollektorhersteller angefragt, um mit ihren Produkten bei dieser Studie teilzunehmen. Von den sechs Herstellern wurden einerseits Vakuumröhrenkollektoren und anderseits Flachkollektoren angeboten. Die Vergleichsberechnungen bei fünf ausgewählten Verbünden haben dann aber gezeigt, dass die Wärmegestehungskosten stark variieren. Dies ist durch die Eigenheiten der Standorte und der Wärmenetzstrukturen sowie auf die sich stark unterscheidenden Offerten und die Kollektortechnologien zurückzuführen. Mit dieser Studie konnte immerhin gezeigt werden, dass in der Schweiz solarthermisch unterstützte Wärmeverbünde zu wirtschaftlich vertretbaren Kosten realisierbar sein sollten.
Förderung nach wie vor nötig
Aufgrund der Energiekosten, die sich in den vergangenen Jahren stabiler erwiesen haben als früher angenommen, können Solaranlagen alleine durch wirtschaftliche Vorteile noch nicht vollständig überzeugen. Einzubeziehen sind die übergeordneten Ziele bzw. verschärfte kantonale Energiegesetze. Deshalb kommt der Förderung nach wie vor eine wichtige Funktion zu. Tatsache ist aber auch hier, dass diese kantonal sehr unterschiedlich ausfällt und in zwei Kantonen (ZH, ZG) die Solarthermie auslässt, was für einen Wandel hin zur Sonnenenergie nicht unterstützend wirkt.
Solararchitektur
Der Wandel ist offenkundig: Die Nutzung von Sonnenenergie hat sich von der angebauten Komponente hin zur Solar-Architektur verschoben. Dies ist einerseits dank engagierten Architekturbüros möglich geworden, anderseits durch die innovativen Forschungsinstitute. Ausdruck dieser Veränderung ist beispielsweise auch die Plattform: www.solarchitecture.ch. Deren Ziel ist die Sichtbarmachung von Beispielen einer zukunftsweisenden Solararchitektur, indem Objekte vorgestellt werden und die entsprechenden Konzepte sowie Komponenten erläutert werden. Die Sonne wird zum festen Bestandteil der Gestaltung und Umsetzung.
Den Text in vollständiger Länge aus Nr. 04-2020 der Zeitschrift "HK-Gebäudetechnik" s. Download
www.spf.ch
www.swissolar.ch
www.solararchitecture.ch
