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Solare Prozesswärme

In der Industrie und der Landwirtschaft kann die Solarthermie eingesetzt werden, um die für spezielle Prozesse erforderlichen hohen Temperaturen zu erzeugen. Das Anforderungsprofil der Solarthermie Anlage ändert sich dadurch erheblich. Anlagen zur Warmwasserbereitung oder zur Raumheizung sollen eine gleichmäßige Energieversorgung sicherstellen, die idealerweise nicht nur die Nacht überbrückt, sondern auch den einen oder anderen Tag ohne Sonnenschein. Bei der Erzeugung von Prozesswärme sind dagegen oft hohe Temperaturen wichtig, zahlreiche Prozesse erfordern allerdings auch nur moderate Temperaturen.

Erforderliche Temperaturen

Etwa 30 Prozent der in Europa genutzten Prozesswärme wird bei Temperaturen zwischen 40 und 100 Grad genutzt. Bei niedrigen Temperaturen kommen Standardtechniken zum Einsatz, die auch in Anlagen für den privaten Gebrauch eingesetzt werden. Eine weitere wichtige Grenze liegt bei etwa 150 Grad. Bis zu dieser Temperatur reicht es, die Kollektoren durch leistungsfähige Vakuum-Röhrenkollektoren zu ersetzen. Die absolute Temperaturobergrenze für Prozesswärme, die mittels der Solarthermie noch erzeugt werden kann, liegt ein wenig über 400 Grad. Hier müssen allerdings Systeme eingesetzt werden, die Sonnenlicht durch geeignete Spiegelvorrichtungen auf die Absorber konzentrieren und darüber hinaus der Sonne nachgeführt werden. In der Praxis findet man solche Systeme kaum. Ein wesentlicher Grund dafür liegt in den relativ langen Amortisationszeiten, die deutlich länger als zehn Jahre sind und damit den Prognosehorizont vieler Unternehmen sprengen.

Geeignete Prozesse für solare Prozesswärme

Sehr gut eignet sich solare Prozesswärme für jede Art von Trocknung und zahlreiche Waschvorgänge. In nahezu allen Industriezweigen fallen solche Aufgaben an, die üblicherweise Temperaturen von 40 bis 60 Grad erfordern. Hier können Solarthermie Anlagen problemlos eingesetzt werden. Derartige Temperaturen sind ohne größeren Aufwand zu erzeugen, auch eine Speicherung der Wärme ist einfach möglich. Hinzu kommt, dass der Wirkungsgrad von Solarthermie Anlagen bei niedrigen Temperaturen besonders hoch ist.

Neue Herausforderungen

Das Grundproblem ist schon von privaten Solarthermie Anlagen mit Heizunterstützung her bekannt: Im Sommer erzeugen sie zu viel Wärme, was zu einer thermischen Stagnation führt. Anlagen zur Erzeugung industrieller Prozesswärme werfen dieses Problem in deutlich verschärfter Form auf. Kollektorflächen von mehr als 500 Quadratmetern sind nicht unüblich, Stillstandszeiten an Wochenenden und Feiertagen ebenfalls nicht. Herausforderungen anderer Art stellen Prozesse in der chemischen Industrie, die wechselnde Temperaturen mit Spitzenwerten von mehr als 200 Grad erfordern. Eine Lösung dieser Probleme besteht darin, Dampf als Wärmeträger zu nutzen und den Kreislauf bei zu hoher Wärmeproduktion einfach zu öffnen, um den Dampf ungenutzt entweichen zu lassen. Wenn die zugeführte Energie umsonst und vollkommen unschädlich ist, gelten andere Regeln.

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