„Alles elektrifizieren“ und das Wiederaufleben der Solarthermie

Ein Gedankenstück von Jonny Williams, Leiter Strategie und Partnerschaften.

Virtu dekarbonisiert den Warmwasser- und Strombedarf eines Studentenwohnheims einer Universität in Großbritannien.

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Der Weg zur „Netto-Null“ und zur Energiewende wurde durch den großflächigen Einsatz von Technologien für erneuerbare Energien ermöglicht. Weltweit führt eine erhöhte Kapazität an erneuerbaren Energiequellen zu einer Verringerung der CO2-Emissionen, die mit der Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Energieerzeugung verbunden sind.  

Das Konzept „Elektrifizierung aller Bereiche“ gewinnt zunehmend an Bedeutung, ebenso wie die Elektrifizierung vieler Aspekte unserer Wirtschaft, beispielsweise des Verkehrs und der Wärmeversorgung. Allerdings gibt es praktische Probleme, wie beispielsweise die Netzkapazität, die gelöst werden müssen.  

Dieser Wandel vollzieht sich rasch, und erneuerbare Energiesysteme, insbesondere Wind- und Solar-PV-Anlagen, werden in beeindruckendem Tempo eingeführt, wobei die Preissenkungen für diese Systeme die Prognosen durchweg übertreffen.[1] Die Kostenwettbewerbsfähigkeit erneuerbarer Energiequellen, verbunden mit immer strengeren Vorschriften zur CO2-Berichterstattung, hat Innovationen gefördert und veraltete Energiemärkte aufgebrochen, was häufig zum Vorteil gewerblicher und privater Kunden ist.  

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Viele Organisationen betrachten die Elektrifizierung des Verkehrs- und Wärmesektors als die Zukunft. Versorgungsunternehmen versuchen, sich vom Verkauf von Gas zu lösen, indem sie sich verstärkt auf elektrische Energie konzentrieren, um den Bedarf an Strom, Wärme und Transport zu decken. Eine Reihe von Branchenführern stellt sich dieser Herausforderung durch beeindruckende technische und kommerzielle Innovationen wie Digitalisierung, intelligente Netze und Energiespeicherung.  

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Unterdessen konzentriert sich die „Heat and Buildings Strategy“ (Wärme- und Gebäudestrategie) der britischen Regierung auf die zukünftige Rolle von Wärmepumpen, wobei entsprechende politische Maßnahmen bereits umgesetzt werden oder vorgeschlagen sind. Es gibt zwar auch Unterstützung für andere Ansätze, aber man muss schon sehr genau hinschauen, um sie zu finden. Besorgniserregender sind die Erwartungen der Regierung hinsichtlich Preissenkungen – Wärmepumpen sind eine ausgereifte Technologie, die häufig von großen Unternehmen hergestellt und verkauft wird. In Wirklichkeit ist das Potenzial für Preissenkungen durch Effizienzsteigerungen in der Lieferkette begrenzt, und die Installationskosten werden angesichts des Fachkräftemangels hoch bleiben. [2]

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Damit die „Elektrifizierung von allem“ funktioniert, müssen jedoch erhebliche Herausforderungen bewältigt werden, wobei die Nutzung von Strom zur Dekarbonisierung der Heizung besonders schwierig bleibt. Zu den größten Herausforderungen zählen:  

• Installation zusätzlicher Kapazitäten, darunter weitere Solarparks und Windkraftanlagen (sowohl an Land als auch auf See).
• In vielen Fällen ist eine Nachrüstung von Gebäuden erforderlich, damit diese für Wärmepumpen geeignet sind.
• Derzeit gibt es nur eine begrenzte Anzahl qualifizierter Fachkräfte, die in der Lage sind, hochwertige Wärmepumpenanlagen zu installieren. Dies führt häufig dazu, dass Wärmepumpen nicht so installiert werden, dass sie eine hohe Leistung erzielen können.
• Zur Bereitstellung von Wärme ist es ineffizient, erneuerbare Energien zur Erzeugung hochwertiger elektrischer Energie zu nutzen, um dann nur minderwertige Wärmeenergie zu produzieren.
• Ebenso wird der Übergang zu einer wasserstoffbasierten Wirtschaft viel Zeit und enorme Investitionen in die Infrastruktur erfordern. Außerdem eignet sich Wasserstoff besser für die Dekarbonisierung von Sektoren, in denen Emissionsminderungen schwierig sind, wie beispielsweise der Schwerindustrie.  

Der vollständige Übergang zu einer stärkeren Elektrifizierung wird viel Zeit in Anspruch nehmen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass dies zu lange dauern wird, um die Netto-Null-Ziele für 2050, geschweige denn für 2030, zu erreichen.

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Im Gegensatz dazu bietet die Solarthermie, eine ausgereifte und kostengünstige Technologie mit einer etablierten Engineering- und Installationsbasis, mehrere Vorteile:

• Die durch Solarthermie erzeugte Wärme ist vollständig CO2-frei, und die Nutzer sind nicht mehr darauf angewiesen, einen Großteil ihres Brennstoffs oder Stroms von Versorgungsunternehmen zu beziehen. Dies bietet somit auch Schutz vor den Schwankungen der Energiemärkte.
• Bei einer typischen Anlage in Großbritannien oder Nordeuropa können etwa 40 bis 60 % des Heiz- und Warmwasserbedarfs durch solarthermische Technologien gedeckt werden. Die Installation einer solarthermischen Anlage halbiert heute die Gasrechnung des Endverbrauchers und die CO2-Emissionen aus Heizung und Warmwasserbereitung. Anlagen an sonnigeren Standorten können sogar noch größere Vorteile bringen.  
• Solarthermie ist vielseitig einsetzbar und eignet sich für viele verschiedene Kundengruppen – Mehrfamilienhäuser (Pflegeheime, Studentenwohnheime, Apartments), industrielle Prozesse, Hotels, Lebensmittel- und Getränkeindustrie, Landwirtschaft, Krankenhäuser usw.
• Solarthermie bietet einen No-Regrets-Ansatz zur Dekarbonisierung für diejenigen mit hohem Wärmebedarf. Bei einem konstanten Wärmebedarf ist es wesentlich effizienter, Wärme lokal zu erzeugen, als dafür wertvollen kohlenstoffarmen Strom zu verwenden.
• Die Technologie wird in der Regel in Kombination mit anderen Verfahren zur Warmwasserbereitung und/oder Raumheizung eingesetzt. Für den Endverbraucher bietet die Solarthermie einen klaren Weg zur Dekarbonisierung – beispielsweise kann ein Gebäude mit Gasheizkessel jetzt eine Solarthermieanlage installieren und so die Emissionen drastisch senken, um dann zu einem späteren Zeitpunkt mit einer Wärmepumpe oder grünem Wasserstoff die verbleibenden CO2-Emissionen anzugehen.  
• Moderne Solarthermie kann Temperaturen im Bereich von 50 bis 250 °C erreichen – geeignet für viele industrielle Prozesse und nicht-häusliche Anwendungen, einschließlich industrieller Anwendungen mit niedrigen und mittleren Temperaturen.
• Professionell konzipierte Solarthermieanlagen können einen erheblichen Teil des Heiz- und Warmwasserbedarfs im Frühjahr, Sommer und Herbst decken und sogar im Winter einen spürbaren Beitrag leisten – ganz ohne Verbrennung fossiler Brennstoffe oder zusätzliche Stromkosten.

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Die Vorteile der Solarthermie für den öffentlichen Sektor, gewerbliche und industrielle Anwendungen werden nun sowohl von Regierungen als auch von Unternehmen wiederentdeckt. Im Jahr 2021 haben viele europäische Länder ihre Fördermittel für Solarthermie erhöht, darunter Deutschland, Italien, die Niederlande, Spanien, Malta und das Vereinigte Königreich (z. B. das Programm zur Dekarbonisierung des öffentlichen Sektors). Darüber hinaus ist Solarwärme für industrielle Prozesse ein bedeutender Wachstumsbereich.[3]

In vielen anderen Gebieten besteht kein Bedarf an Subventionen, da die hohe Sonneneinstrahlung und die Brennstoffpreise sowohl in finanzieller Hinsicht als auch im Hinblick auf die CO2-Emissionen für eine klare Wirtschaftlichkeit sorgen. Und im Laufe des Jahres 2022 werden steigende Brennstoffpreise und die weltweite Abhängigkeit von importierten Brennstoffen dazu führen, dass lokal erzeugte kohlenstoffarme Wärme sowohl für die Energiesicherheit als auch für die Energieunabhängigkeit immer attraktiver wird.

Naked Energy ist ein wachsendes Unternehmen, das Solarthermie-Technologien neu konzipiert und weiterentwickelt. Unsere neuartigen solarthermischen und PV-thermischen Hybridprodukte VirtuHOT und VirtuPVT nutzen einen fortschrittlichen technischen Ansatz, um eine bestehende Technologie zu modernisieren. Unser Ansatz bietet hohe Temperaturleistungen, eine hohe Leistung pro Dachfläche und Schutz vor Strompreiserhöhungen. Wir bieten eine vollständige Überwachung auf Systemebene über unsere digitale Plattform Clarity247, die die Leistung in Echtzeit überprüft und eine proaktive Wartung ermöglicht – all dies dient dazu, Energie nachhaltig zu verändern und Solarenergie neu zu definieren.

Referenzen:

[1] ARS Technica: Die sinkenden Kosten für erneuerbare Energien werden wahrscheinlich nicht so schnell stagnieren.

https://arstechnica.com/science/2021/10/the-decreasing-cost-of-renewables-unlikely-to-plateau-anytime-soon/

[2] DECC (2016) Mögliche Kostensenkungen für Luftwärmepumpen. Der Spielraum für einen Massenmarkt.

[3] Solarthermie weltweit: Wichtige SHIP-Märkte

https://solarthermalworld.org/news/key-ship-markets-are-germany-chile-spain-and-france/

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