Artikel in der Zeitschrift „erneuerbare energie“ 2016-2: Solares Potenzial für industrielle Prozesswärme

Potenzialstudien

In den letzten zehn bis fünfzehn Jahren wurden grundlegende Studien zur Anwendung von solarer Prozesswärme für industrielle Prozesse durchgeführt, in denen einerseits generelle Hinweise in Bezug auf Design und Betrieb von solaren Prozesswärmeanlagen gegeben werden und andererseits die Effizienz von solarer Prozesswärme für verschiedene Kollektortechnologien analysiert wird.

Die angewandten Methoden unterscheiden sich in Top-down und Bottom-up, wobei bei der Top-down-Methode ein ganzer Indstriezweig untersucht wird und anschließend aus vorhandenen Daten (z.B. Wärmebedarf) ein quantitatives Potenzial errechnet wird.

Bei Bottom-up-Untersuchungen werden ausgewählte Industriebetriebe analysiert und die Ergebnisse herangezogen, um Sektoren auszuwählen und ein quantitatives Potenzial zu berechnen. Dabei werden Statistiken des Gesamtwärmebedarfs oder statistische Daten zu Anzahl und Größe der Betriebe benutzt. Das technische Potenzial kann durch Abschätzung der verfügbaren Dachfläche der Industriebetriebe ermittelt werden, wobei der solare Anteil festgelegt werden muss.

Ergebnisse

Die wesentlichen Sektoren, die für die Integration von solarer Prozesswärme identifiziert wurden, sind

• Lebensmittel- und Getränkeindustrie,
• chemische Industrie,
• Leder- und Textilindustrie,
• Papierindustrie,
• Fahrzeugindustrie und
• die metallverarbeitende Industrie

weist großes Potenzial auf. Limitierende Faktoren zur Nutzung von solarer Prozesswärme sind die Nutzung von Abwärme sowie ein Mangel an nutzbarer Dachfläche. Der Einsatz von KWK-Anlagen sowie die Verwendung von Wärmepumpen sind ebenfalls mit solarer Prozesswärme konkurrierende Technologien. Weitere limitierende Faktoren sind niedriger Preis von Energie, mangelndes Wissen sowie ein Mangel an ausgebildeten Fachkräften.

Globales Potenzial

Generell ist für die Nutzung von solarer Prozesswärme zunächst notwendig, den Prozess selbst technologisch zu optimieren. In den letzten Jahren ist das Bewusstsein, solare Wärme für industrielle Prozesse zu nutzen, stark gestiegen.

Für Europa liegt das technische Potenzial bei ca. 4% wobei durch Verbesserung von Kollektortechnologien und der Berücksichtigung von Ländern mit höherer solarer Einstrahlung das Potenzial noch höher sein könnte. 2008 lag der globale Prozesswärmebedarf bei 98 EJ. Das ergäbe bei einer Solarstrahlung von 1200 kWh/m²a und einer Systemeffizienz von 40% eine Kollektorfläche von 2300 m².