Großer Forschungsbedarf zur Solarthermie

Solarthermie ist eine effiziente Erzeugungstechnologie für eine klimaneutrale Wärmeversorgung. Sie bietet das Potenzial für die nachhaltige Senkung der Wärmegestehungskosten sowie emissionsfrei und direkt erzeugte Wärme. Die Forschungsförderung zielt darauf ab, innovative und nachhaltige wirtschaftliche Lösungen für eine effiziente Integration der Solarthermie in multivalenten dezentralen und in netzgebundenen Wärmeversorgungssystemen zu entwickeln. Anwendungen umfassen Neubau und Bestand von Gebäuden und Quartieren ebenso wie Prozesswärme in Gewerbe und Industrie.

Förderfähige Forschungsinhalte zur Solarthermie

Gefördert werden Arbeiten auf Komponenten- und auf systemischer Ebene, von der Entwicklung notwendiger Werkzeuge über innovative Simulations- und Messmethoden bis hin zum Nachweis der Wirtschaftlichkeit durch Erprobung, Demonstration und Feldtests.

Forschungsbedarf besteht in der Entwicklung von Systemlösungen im Gebäudebereich für das effiziente Zusammenspiel mit Wärmepumpen für den Neubau und die Bestandssanierung sowie in Konzepten für die kostengünstige Erreichung von hohen solaren Deckungsanteilen bis hin zur solarthermischen Vollversorgung. Eingeschlossen sind weitere Entwicklungen von kostengünstigen photovoltaisch-thermischen Kollektoren (PVT). In diesem Kontext stehen auch Ansätze zur Entlastung der Netze durch die Nutzung der Solarthermie, auch in Verbindung mit Wärmespeichern und netzdienlich betriebenen Wärmepumpen. Ein Fokus liegt auf der konsequenten Weiterentwicklung von nachhaltigen Konzepten für die Integration der Solarthermie in komplexe Wärmenetze. Zudem gilt es, die Nutzungsmöglichkeiten der Solarthermie in Deutschland zu erweitern auf Bereitstellung von Prozesswärme im niedrigen bis mittleren Temperaturbereich, wofür auch innovative Systemlösungen mit Industrie-Wärmepumpen und Wärmespeichersystemen benötigt werden.

Solarthermische Kollektoren bieten für die spezifischen Einsatzbereiche, das heißt Nieder- und Hochtemperaturanwendungen beziehungsweise konzentrierende und nichtkonzentrierende Strahlungsaufnahmen, hinsichtlich Effizienz und Ressourcenschonung, Lebensdauer und Recyclingfähigkeit sowie bezüglich kostengünstiger und energiesparender Herstellung und Materialverwendung vielfältige Weiterentwicklungspotenziale. Dies gilt insbesondere für linienfokussierende Systeme (Parabolrinnen-, Fresnel-Anlagen) und punktfokussierende Systeme (solare Turmkraftwerke).

Weitere relevante Solarthermie-Forschungsthemen

Durch die Integration von thermischen Energiespeichern kann die Wärme auch zu Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint, in industriellen Prozessen oder Wärmenetzen eingesetzt oder in solarthermischen Kraftwerken in Strom umgewandelt werden. Die Entwicklung technologieübergreifender Konzepte und Pilotprojekte zur kostenoptimierten und verbrauchsorientierten Energiebereitstellung, etwa in Kombination der Solarthermie mit Photovoltaik, Wind, Biomasse und -gas, soll zu einer weiteren Diversifizierung und damit Erhöhung der Resilienz der Energieversorgung führen.

Solarthermische Kraftwerke bieten in sonnenreichen Regionen der Erde mit einem hohen Anteil an Direktstrahlung eine vielversprechende Option, Wärme und Strom kostengünstig und nach Bedarf bereitzustellen. Förderfähig sind Vorhaben, die dabei helfen, den Einsatz der solarthermischen Kraftwerkstechnologie effizienter, kostengünstiger oder verlässlicher zu gestalten, um die Technologie für die drei Sektoren Strom, Wärme und Produktion chemischer Energieträger im Markt zu etablieren und die Exportmöglichkeiten für die Unternehmen zu verbessern. Die technologische Weiterentwicklung von Schlüsselkomponenten der solarthermischen Kraftwerke soll die Lebensdauer, Betriebssicherheit und Wartbarkeit verbessern.

Bei hoher solarer Einstrahlung bietet die bedarfsgerechte Bereitstellung von solarer Prozesswärme im Mittel- und Hochtemperaturbereich in Industrieprozessen unter Verwendung von passenden Wärmespeichern ein weiteres Forschungsfeld. Solarthermische Verfahren für die Produktion von chemischen Energieträgern sind in diesem Zusammenhang eine sinnvolle Ergänzung von elektrisch betriebenen Prozessen. Die Einkopplung von Solarstrom und -wärme bietet ein breites Anwendungsfeld, unter anderem für die Hochtemperatur-Elektrolyse.