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Nachhaltigere Solarthermie durch Polymere Werkstoffe – Forscher belegen ökologische und ökonomische Potenziale

Im Projekt »ExKoll« hat die Forschungsgruppe Gebrauchsdaueranalyse des Fraunhofer ISE die Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz von Kollektoren aus Kunststoffmaterialien untersucht. Die Experten kamen zu dem Ergebnis: Im Vergleich zu gängigen Flachkollektoren schneiden Polymerkollektoren bei Produktionen mit hoher Stückzahl nicht nur ökologisch sondern auch ökonomisch deutlich besser ab. Für die ressourcenschonende Produktion von Kollektoren haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowohl Hochleistungs- als auch einfache Massenkunststoffe auf ihre Eignung für solarthermische Systeme untersucht. Umfassende Untersuchungen zur Erhöhung von Gebrauchsdauer und Zuverlässigkeit sowie eine Markt- und Wirtschaftlichkeitsanalyse für extrudierte Kunststoffkollektoren bildeten die Grundlage einer Lebenszyklusanalyse. Dabei wurden die Energie- und Rohstoffflüsse der vielversprechendsten Kollektorkonzepte mit denen eines konventionellen Flachkollektors mit Aluminium-Kupfer-Absorber verglichen. »Die Ergebnisse der Wirkungsabschätzung zeigen deutlich, dass die ökologische Umweltbelastung bei den untersuchten Kunststoffkollektoren geringer ist als bei einem vergleichbaren Standard-Flachkollektor«, so Michael Köhl, Projektleiter am Fraunhofer ISE. »Wir konnten Differenzen von bis zu 65 Prozent feststellen.«

 

Auch im Vergleich der fünf Kategorien mit den größten Auswirkungen auf den ökologischen Fingerabdruck – Humantoxizität, Feinstaubbildung, fossile Rohstoffe, Klimawandel, Abbau von metallischen Rohstoffen – ist die Belastung des herkömmlichen Flachkollektors in allen Kategorien größer. Doch nicht nur unter ökologischen Gesichtspunkten haben Kunststoffkollektoren ein großes Potenzial. Eine Kostenanalyse ergab, dass allein bei den Produktionskosten für Kunststoffkollektoren bis zu 50 Prozent gegenüber der Herstellung von herkömmlichen Flachkollektoren eingespart werden können. Interessant ist dieses Ergebnis besonders für solche Unternehmen, die bereits in der Kunststofffertigung tätig sind und ihr Angebot um Kollektoren erweitern möchten. Die Forschung richtet ihr Interesse zukünftig auf die Optimierung der Handels- und Vertriebskette von Polymerkollektoren mit dem Ziel die Kosten weiter zu senken und Kunststoffe als Alternative in der Solarthermie zu fördern. Raum für dieses Vorhaben bietet eine neue Task des Solar Heating and Cooling Programmes der Internationalen Energieagentur (IEA SHCP) zum Thema Kostenreduktion. Die Task unter Leitung des Fraunhofer ISE soll im Sommer 2015 starten und weitere Entwicklungen zur Kostensenkung solarthermischer Anwendungen verfolgen.

 

Über das Projekt »ExKoll«

 

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Projekts »ExKoll« (09/2012-12/2014) wurde die Extrusion als Herstellungsprozess für Polymerelemente untersucht. Anhand einer Marktanalyse wurden potenzielle Märkte für den Einsatz extrudierter Kunststoffkollektoren eruiert und eine Wirtschaftlichkeitsanalyse für verschiedene Kollektorkonzepte durchgeführt. Darüber hinaus wurden für die Anpassung und Optimierung der Polymermaterialien im Labor beschleunigte Alterungs-prüfungen mit einer gezielten Überhöhung der Einflussfaktoren UV-Strahlung, Temperatur und Feuchtigkeit durchgeführt.

 

BMWi erkennt Sonnenhäuser als fördernswerte Innovation an und gewährt höchsten Zuschuss

Das Sonnenhaus-Institut begrüßt die steigende Nachfrage nach Solarwärmeanlagen, wie sie durch die zunehmenden Antragszahlen im Marktanreizprogramm (MAP) erkennbar ist. Wie das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) mitteilte, ist die Nachfrage nach Solarwärmeheizungen seit Anhebung der Förderung zum 1. April 2015 "signifikant" gestiegen. Im Juni 2015 wurden 32 Prozent mehr Anträge auf Solarwärmeanlagen als im Vorjahreszeitraum gestellt. "Viel zu wenig bekannt ist aber immer noch, dass große Solarheizungen im Marktanreizprogramm besonders gut gefördert werden", sagt Georg Dasch, 1. Vorsitzender des Sonnenhaus-Instituts e.V. So werden Solarwärmeanlagen, die mindestens 50 Prozent des Heizenergiebedarfs in einem Gebäude erzeugen, im Rahmen der Innovationsförderung des MAP mit bis zu 300 Euro je Quadratmeter Kollektorfläche gefördert. Förderfähig sind große Solarheizungen in bestehenden Gebäuden und in Neubauten. Eine Voraussetzung, um den rückzahlungsfreien Zuschuss zu erhalten, ist das Erreichen des KfW-Effizienzhaus-Standards 55. Ein Sonnenhaus zeichnet sich durch eine große Solarwärmeanlage aus. Darüber hinaus wird über eine nach Süden orientierte Bauweise viel Energie passiv gewonnen, was den Heizenergiebedarf reduziert. Mit nur 15 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr (kWh/m²a) im Neubau ist der Primärenergiebedarf bei Sonnenhäusern niedriger als bei allen anderen gängigen Energiesparhäusern. Weitgehend solar beheizte Wohnhäuser, Gewerbe- und Industriegebäude erfüllen schon heute die künftigen strengen Energiesparanforderungen. Ab 2021 ist laut EU-Richtlinie Fast-Null-Energie-Standard bei allen Neubauten Pflicht. Nähere Informationen gibt es unter www.bafa.de und beim Sonnenhaus-Institut unter www.sonnenhaus-institut.de.

 

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