Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 07/2024 - 12/2024 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW) |
| Kooperationspartner: | Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW), Deutsche Energie-Agentur (dena) |
| Projektfokus: |       |
SHIP – Solare Prozesswärme in Deutschland
Eine Studie zum Vergleich der Ertragspotentiale solarthermischer Kollektoren für Industriewärme in Deutschland
Karte der mittleren solaren Einstrahlung in Deutschland ( Globalstrahlung auf einer horizontalen Fläche) mit den drei beispielhaften, in der Studie betrachteten Standorten Bremen, Würzburg und Lindenberg im Allgäu | Solar resource map © 2021 Solargis
Solarthermischer Parabolrinnenkollektor.
Ausschnitt eines Flachkollektors (links) und eines Vakuumröhrenkollektor (rechts).
Wie wirtschaftlich ist solarthermische Prozesswärme in Deutschland, welche Rolle spielen etwa die Investitionszuschüsse aus dem Förderprogramm EEW dabei und wie stellt sich die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu fossiler Wärmegestehung dar? Diese Fragen standen im Zentrum unserer Studie zur Dekarbonisierung industrieller Wärme durch solarthermische Prozesswärme. Bewertet wurden verschiedene Kollektortechnologien, Temperaturbereiche und Standorte mittels dynamischer Simulationen und detaillierter Kostenmodelle. Die Ergebnisse zeigen, unter welchen Bedingungen Solarthermie bereits heute eine wettbewerbsfähige und klimafreundliche Alternative zur konventionellen Wärmeerzeugung sein kann.
Die Dekarbonisierung industrieller Prozesse ist ein zentraler Bestandteil der Wärmewende in Deutschland. Prozesswärme macht rund zwei Drittel des industriellen Endenergieverbrauchs aus – derzeit überwiegend gedeckt durch fossile Energieträger wie Erdgas. Solarthermische Systeme bieten eine erneuerbare, versorgungssichere Alternative, werden aber häufig als zu teuer oder ungeeignet für mitteleuropäische Klimabedingungen eingeschätzt.
Ziel des Projekts war es, dieses Vorurteil mit fundierten Daten zu prüfen: Wie wirtschaftlich ist die Integration von Solarthermie unter heutigen Rahmenbedingungen? Welche Rolle spielen Kollektortechnologie, Prozessanforderung, Standort und staatliche Förderprogramme wie die EEW-Förderung (Bundesförderung für Energie- und Ressourceneffizienz in der Wirtschaft, EEW des BMWK)?
Dazu wurden mit dem dynamischen Simulationsmodell ColSim mehr als 6000 verschiedene Systemkonfigurationen modelliert – mit unterschiedlichen Kollektortypen (Flachkollektor, Vakuumröhre, Parabolrinne), Prozesstemperaturen (80 °C bis 300 °C), Speicherlösungen und drei repräsentativen Standorten mit unterschiedlicher solarer Einstrahlung. Für jede Variante wurden die Investitions- und Betriebskosten (CAPEX/OPEX), CO₂-Kosten sowie Fördermöglichkeiten berücksichtigt. Die zentralen Kennzahlen waren: Wärmegestehungskosten (LCOH), Amortisationszeit, Lebenszykluskosteneinsparungen und Return on Investment (ROI).
Die Ergebnisse zeigen: Solarthermische Prozesswärme ist unter geeigneten Bedingungen bereits heute wettbewerbsfähig. Mit EEW-Förderung können Wärmegestehungskosten unter 3 ct/kWh, Amortisationszeiten von drei bis vier Jahren und Lebenszykluseinsparungen von mehreren Millionen Euro erreicht werden. Selbst ohne Förderung sind viele Anwendungen wirtschaftlich attraktiv – insbesondere bei niedrigen bis mittleren Prozesstemperaturen. Die Studie liefert eine fundierte Entscheidungsgrundlage für Industrieunternehmen, Investoren und politische Akteure. Sie unterstreicht: Solarthermie kann ein zentraler Baustein für eine klimaneutrale industrielle Wärmeversorgung sein – vor allem, wenn Fördermaßnahmen gezielt eingesetzt werden.
Nicht-konzentrierende und konzentrierende Solarkollektoren – Schlüsseltechnologien für eine erneuerbare Wärmeversorgung in unterschiedlichen Industriebranchen.
CO₂-Preispfad: Prognose der CO2-Preisentwicklung (grün) mit Unsicherheit (grau) nach den Annahmen aus dem Kopernikus-Projekt Ariadne.