Prozesswärme für die Industrie: Konzentrierende Solarthermie ermöglicht Temperaturen über 500 Grad Celsius

Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben in einer Studie untersucht, welche Temperatur-Anforderungen für industrielle Prozesswärme in Europa vorliegen. Anhand dieses Datensatzes kann analysiert werden, inwieweit sich der industrielle Prozesswärmebedarf in den 28 Ländern langfristig durch erneuerbare Energien decken lässt.

Erneuerbare Technologien können Wärme nur bis zu einer gewissen Temperatur bereitstellen
Für die Studie betrachteten die Energieforscher den Prozesswärmebedarf unterteilt nach Temperaturbereichen. „Diese Differenzierung ist insbesondere bei der Prozesswärme entscheidend, weil die meisten erneuerbaren Technologien Wärme nur bis zu einer gewissen Temperatur bereitstellen können“, erklärt Dr. Tobias Naegler von der Abteilung Systemanalyse und Technikbewertung des DLR-Instituts für Technische Thermodynamik in Stuttgart.
Während zur Erzeugung von Raumwärme und Warmwasser Wärmequellen mit Temperaturen unter 100 Grad Celsius in der Regel genügen, reicht das Spektrum für industrielle Prozesswärme bis weit über 1.000 °C. Dabei dominiert in Europa der Hochtemperaturbereich jenseits der 500 Grad, wie er beispielsweise in Prozessen der chemischen Industrie, der Stahlindustrie oder bei der Zementherstellung benötigt wird. Dieser Hochtemperaturbereich macht mehr als 50 Prozent des industriellen Wärmebedarfs aus.

Mit konzentrierender Solarthermie sind Temperaturen über 500 °C möglich
Um Wärme mit erneuerbaren Energiequellen zu erzeugen, steht ein breites Spektrum an Technologien zur Verfügung. Viele haben allerdings technologisch bedingte Obergrenzen hinsichtlich der maximal erzielbaren Temperatur. Beispielsweise ist die Nutzung von Umweltwärme in Wärmepumpen derzeit auf unter 100 °C begrenzt, hydrothermale Geothermie liegt zwischen 140 und 300 °C.
Bei Solarthermie erreichen Plattenabsorber Temperaturen bis zu 75 Grad, wohingegen mit konzentrierender Solarthermie über 500 Grad möglich sind. Mit Biomasse, Biogas oder Biomethan können Temperaturen um die 500 Grad erreicht werden. Allerdings ist nachhaltige Biomasse nur begrenzt verfügbar.

Prozesswärme im Hochtemperatur-Bereich
„Wenn es darum geht, Prozesswärme im Hochtemperatur-Bereich von über 1.000 Grad klimaverträglich zu erzeugen, stellen Strom aus erneuerbaren Energiequellen und synthetische Gase eine viel versprechende Möglichkeit dar“, fasst DLR-Forscher Tobias Naegler zusammen.
Als synthetisches Gas kann Wasserstoff zum Einsatz kommen, der mittels Elektrolyse aus erneuerbaren Strom gewonnen wird, oder synthetisches Methan. „Die enge Kopplung des Wärmesektors mit dem Stromsystem, die aus der Nutzung von Strom oder synthetischen Gasen gerade im Hochtemperaturbereich resultiert, birgt Risiken, aber auch Chancen hinsichtlich der Integration hoher Anteile erneuerbaren Stroms in die Gesamtenergieversorgung. Diesen Aspekt gilt es in weiteren Studien noch genauer zu untersuchen“, schließt Naegler.

11.03.2016 | Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH