Solare Nahwärme

Der Ausbau der erneuerbaren Energien im Bereich des Wärmemarktes wurde in den letzten Jahren verstärkt vorangetrieben. Dennoch betrug der Anteil erneuerbarer Energien am Endenergieverbrauch für Wärme im Jahr 2012 nur 10,4 %, gegenüber einem Anteil von 22,9 % am Bruttostromverbrauch. Seit dem Januar 2009 ist in Deutschland das Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz (EEWärmeG) in Kraft. Ziel des Gesetzes ist es, den Anteil der erneuerbaren Energien am Endenergieverbrauch für Wärme bis zum Jahr 2020 auf 14 % zu erhöhen.

In Deutschland verbrauchen die Privathaushalte rund 30 % des gesamten Endenergieverbrauchs. Damit bieten sie eines der größten Einsparpotentiale aller Energiesektoren. Für die Energieversorgung von Wohnsiedlungen wurden in den vergangenen Jahren Konzepte entwickelt, die bei möglichst geringen Mehrkosten den fossilen Brennstoffbedarf um etwa 50 % reduzieren. Ein wichtiger Baustein dieser Konzepte ist die Nutzung von solarthermischer Energie in Nahwärmeversorgungen mit und ohne saisonaler Wärmespeicherung.

Seit 1993 wurden in den Energieforschungsprogrammen "Solarthermie2000" und "Solarthermie2000plus" u. a. die Technik der Langzeit-Wärmespeicherung entwickelt und in Pilotanlagen umgesetzt. Das Forschungsprogramm "Solarthermie2000plus" endete im Dezember 2008. Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu solarer Nahwärme und Langzeit-Wärmespeicherung werden mit der "Förderung von Forschung und Entwicklung im Bereich erneuerbare Energien" fortgeführt.

Pilotanlagen

Seit 1996 wurden in Deutschland insgesamt 11 Pilotanlagen mit Langzeit-Wärmespeicher realisiert. In der unten stehenden Tabelle sind die Baujahre, die Speichertypen, das Speichervolumen und die Kollektorfläche der einzelnen Pilotanlagen aufgeführt. Die Langzeit-Wärmespeicher wurden als Warmwasser-Wärmespeicher, Kies/Wasser-Wärmespeicher, Erdsonden-Wärmespeicher und Aquifer-Wärmespeicher ausgeführt, siehe Bild 2. Der 1996 gebaute Speicher in Hamburg wurde im Jahr 2010 zu einem Multifunktionsspeicher umgebaut und dient nunmehr nicht mehr nur als Wärmespeicher für die Solarkollektoren sondern nimmt auch Wärme aus KWK-Anlagen auf. Ausführliche Informationen über die Anlagen können zum Beispiel der Literatur, siehe "Relevante Projekte", entnommen werden.

Der Kies/Wasser-Wärmespeicher in Eggenstein ist in ein Schulgelände integriert, siehe Bild. Direkt an den Speicher ist ein so genanntes "Außenklassenzimmer" angeschlossen und der Speicher fügt sich harmonisch in das Gelände ein.

Bild 1: Blick auf den Kies/Wasser-Wärmespeicher in Eggenstein

Tabelle 1: Kenndaten der Pilotprojekte mit Langzeit-Wärmespeicher

	Hamburg	Friedrichshafen	Neckarsulm	Steinfurt	Hannover
Baujahr	1996	1996	1997	1998	2000
Speichertyp	Warmwasser- Wärmespeicher	Warmwasser- Wärmespeicher	Erdsonden-Wärmespeicher	Kies/Wasser-Wärmespeicher	Warmwasser- Wärmespeicher
Speichervolumen	4 500 m³	12 000 m³	63 360 m³	1 500 m³	2 750 m³
Kollektorfläche	3 000 m²	4 050 m²	5 884 m²	510 m²	1 500 m²

	Chemnitz	Rostock	Attenkirchen	München	Eggenstein
Baujahr	2000	2000	2001/2002	2007	2007
Speichertyp	Kies/Wasser-Wärmespeicher	Aquifer-Wärmespeicher	Warmwasser- & Erdsonden- Wärmespeicher	Warmwasser- Wärmespeicher	Kies/Wasser-Wärmespeicher
Speichervolumen	8 000 m³	20 000 m³	500 m³ & 9 350 m³	6 000 m³	4 500 m³
Kollektorfläche	540 m²*	1 000 m²	800 m²	2 877 m²	1 600 m²

	Crailsheim	Hamburg**
Baujahr	2008	2010
Speichertyp	Erdsonden-Wärmespeicher	Warmwasser-Wärmespeicher
Speichervolumen	39 000 m³	4 100 m³
Kollektorfläche	7 410 m²

* Vakuumröhrenkollektoren, ** Multifunktionsspeicher, errichtet auf dem ursprünglichen Warmwasser-Wärmespeicher

Bild 2: Baukonzepte für Langzeit-Wärmespeicher

Pilotanlage in Crailsheim

In Crailsheim entsteht gegenwärtig auf einem ehemaligen Kasernengelände die größte Anlage zur solaren Nahwärmeversorgung (SuN) in Deutschland, siehe Bild 3. Die Anlage umfasst derzeit etwa 250 Wohneinheiten sowie eine Schule mit Sporthalle. Im Jahr 2012 waren an die solare Nahwärmeversorgung 7 410 m² Kollektorfläche, ein 39 000 m³ Erdsonden-Wärmespeicher, zwei Pufferspeicher (100 m³ & 480 m³) und eine elektrisch angetriebene Kompressions-Wärmepumpe mit einer elektrischen Leistung von 80 kW angeschlossen. Das Anlagenschema ist in Bild 4 dargestellt und in Bild 5 sind die sanierten ehemalige Kasernengebäude (CBE-Gebäude) mit dachintegrierten Kollektoren zu sehen. Die solare Nahwärmeversorgung ist auf einen solaren Deckungsanteil von 50 %, bezogen auf den Wärmebedarf für Raumheizung und Trinkwarmwasser, ausgelegt. Detaillierte Informationen können der Literatur, z. B. OTTI2012, entnommen werden.