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Modulare solare Einheiten für die Prozesswärme – Wie kann die Integration von Solarwärme in industrielle Prozesse vereinfacht und modular aufgebaut werden?

Von: Mercedes Rittmann-Frank  (SPF News-Artikel vom 17.03.2020)

Modulare solare Einheiten für die Prozesswärme

Langsam aber stetig wächst die Anzahl von Industriebetrieben, die die Möglichkeiten nutzen, durch Wärme aus Sonnenenergie ihre Energiekosten zu reduzieren und ihre CO₂-Bilanz zu verbessern. Von 2012 bis 2016 hat sich weltweit die Zahl der Solarthermieanlagen zur Erzeugung von solarer Prozesswärme, von 120 auf 500 mehr als vervierfacht. Verschiedene Typen von Solarkollektoren sind zur Erzeugung von solarer Prozesswärme verfügbar. Allerdings sind die meisten dieser Solarwärmeanlagen das Ergebnis massgeschneiderter Einzelplanungen, was die Attraktivität für Industriebetriebe senkt. Denn Vorstudien und Planung massgeschneiderter solarthermischer Anlagen sind nicht nur zeitintensiv, sondern machen auch einen nicht unerheblichen Anteil der Gesamtkosten aus. Deshalb haben wir im Rahmen unseres Solind Swiss Projektes das freiverfügbare Solind Tool zur schnellen Machbarkeitsabschätzung entwickelt, um die kosten- und zeitintensiven Hürden in der ersten Phase der Planung zu senken.

Im Projekt BillySolar untersuchen wir ein standardisiertes und modulares Verfahren für solare Prozesswärmeanlagen, welches Kosten- und Zeitaufwand weiter senken kann. Dabei werden fertig konfigurierte und modular skalierbare solare Wärmesysteme für den Einsatz in der Industrie an verschiedenen Produktionsstandorten und für verschiedene Prozesse (Wärmesenken) und Lastprofile (Abb.1) spezifiziert. Zusammen mit Kollektorherstellern (TVP, Soltop), Softwareentwicklern (Velasolaris) und Anwendungspartnern aus der Industrie (Emmi) wird der grösste gemeinsame Teiler gesucht, um ein «one size fits all»-Konzept simulationsbasiert zu entwickeln. Gesucht sind technische Lösungen, die für mehrere Integrationsorte passend konfiguriert und dimensioniert werden können. Diese Systeme bestehen in erster Linie aus Solarthermiekollektoren und Speicher, welche optional ergänzt werden durch Abwärmenutzung und/oder Kopplung an ein Fernwärmenetz. Alternativ zur Solarthermie wird auch die Nutzung photovoltaischer Anlagen in Kombination mit Wärmepumpen sowie eine Kombination photovoltaischer und solarthermischer Anlagen untersucht. Schliesslich befasst sich das Projekt BillySolar auch mit Finanzierungsmodellen für solare Prozesswärmeanlagen.

Abbildung: Beispiele für typische tägliche Lastprofile für den industriellen Wärmebedarf: a) Tageslast mit Peak am Mittag b) konstantes Profile und c) irreguläre Last. Die gelbe Kurve veranschaulicht den solaren Wärmeertrag einer möglichen BillySolar-Einheit