In Deutschland entfallen rund 50 % des Endenergieverbrauchs auf die Bereitstellung von Wärme. In der Wärmeversorgung liegt der Anteil der erneuerbaren Energien bei unter 20 % und ist stark abhängig von fossilen Energieträgern wie Kohle, Öl und Gas.
Neben dem Ausbau der erneuerbaren Energien in der Stromversorgung rückt damit auch die Dekarbonisierung der Wärmebereitstellung in Nah- und Fernwärmenetzen, die bisher weitgehend auf fossile Technologien setzt, immer stärker in den Fokus. Solarthermische Kollektoren, die Solarwärme mit hohem Wirkungsgrad bereitstellen und direkt in die Wärmenetze einspeisen, können hier einen erheblichen Beitrag leisten – vorausgesetzt sie sind effizient, kostengünstig und in großer Stückzahl verfügbar.
Technische Hochschule Ingolstadt
Die Dimensionen solcher Solarwärme-Anlagen sind bereits heute beeindruckend: In Leipzig entsteht aktuell eine Anlage mit 65.000 m² Kollektorfläche zur Versorgung des städtischen Fernwärmenetzes und in Silkeborg (Dänemark) ist sogar eine Anlage mit 156.000 m² Kollektorfläche in Betrieb. Das zeigt, dass solare Wärmenetzprojekte längst im großen Maßstab gedacht werden.
Hier setzte das Forschungsprojekt flexLAC (flexible large area collector) des Instituts für neue Energie-Systeme (InES) der Technischen Hochschule Ingolstadt (THI) an, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert wurde (Projekt-ID 03ETW015A). Ziel war es, einen neuartigen Solarkollektor für Wärmeanwendungen zu entwickeln, der auf bestehenden Isolierglasproduktionslinien gefertigt werden kann: schnell, flexibel und dezentral zur Errichtung großer solarthermischer Kollektorfelder.
Hermetisch dichter Solarkollektor im Isolierglas
Herzstück des Projekts ist die Nutzung bewährter Isolierglasfertigungstechnik für die Produktion solarthermischer Kollektoren. Durch direkte Integration des sogenannten Absorbers, also des Strahlungswandlers, in eine modifizierte Isolierglaseinheit (vgl. Abbildung 1), mittels HelioBond PVA 200D und HelioSeal PVS 100 Plus, entsteht ein hermetisch dichter Solarkollektor.
Die Edelgasfüllung reduziert die Wärmeverluste des Bauteils deutlich. Die Kollektoren erreichen damit bis zu 10 % höhere Solarerträge als marktübliche Komponenten und könnten durch Skalierungseffekte die Kosten des installierten Kollektorfeldes gleichzeitig um bis zu 10 % reduzieren – ein entscheidender Schritt hin zu wirtschaftlich tragfähigen Wärmenetzen.
Im folgenden Teil beleuchten wir die Umsetzung in die Praxis durch Glas Leuchtle.
