Gastbeitrag: Ertragsförderung für Solarthermie

Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Roger Corradini (Foto: FFE)
Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Roger Corradini (Foto: FFE)
09.02.2015

Die Diskussion um die Förderung der Solarthermie geht weiter. In einem Gastbeitrag macht sich Roger Corradini von der Forschungsstelle für Energiewirtschaft Gedanken über eine ertragsabhängige Förderung der Solarthermie. Welche Vorteile und welche Nachteile haben die verschiedenen Modelle?

Die Energiewende unterliegt einer starken Fokussierung auf den Stromsektor, obwohl Strom nur für ein Viertel des Energieverbrauchs in Deutschland verantwortlich ist. Eine Stromwende ist bereits erkennbar mit regenerativen Anteilen von über 25 % in 2013. Für die Wärme mit 9 % sieht es dagegen nicht so gut aus. Soll die Energiewende ganzheitlich gelingen, muss neben dem Verkehrssektor vor Allem der domi­nierende Wärmesektor angegangen werde – mehr als die Hälfte der Energie wird hier verbraucht!

Abb. 1:  Endenergiebereitstellung in TWh nach Sektoren und regenerative Anteile 2010 bis 2013

Solarthermie als Schlüssel zur Energiewende!

Kann die Solarthermie signifikante Beiträge zur Wärmewende leisten? Diese Frage wurde in einer mehrjährigen Forschungsarbeit [1] beantwortet, in der die solarthermischen Potenziale für Bestandsgebäude mit einer Wohneinheit ermittelt wurden. Bei Neubau- und Moder­ni­sierungsquoten von deutlich unter 1 Prozent müssen insbesondere im Gebäud­e­bestand Maßnahmen ergriffen werden. Die Ergebnisse zeigen dass die Solarthermie hier bis zu 25 % fossiler Energie einsparen und somit einen erheblichen Beitrag zu dieser wichtigen Wärmewende leisten könnte (vgl. auch [2]). Zusätzliche Infrastruktur­kosten wie sie etwa durch verstärkte Power-to-heat Anwendungen ausgelöst werden könnten, sind für diese Technologie als Inselsystem ausgeschlossen. Sie ist damit nicht nur ein wichtiger Baustein der Wärmewende, sondern ein notwendiger Schlüssel, um die gesamtgesell­schaftlichen Kosten der Energiewende zu begrenzen.

Das Marktanreizprogramm hat seine Anreizfähigkeit verloren

Das Marktanreizprogramm (MAP) zur Förderung der Solarthermie hat ausgedient – bestätigt durch die Zubau­zahlen der vergangen Jahre. Es schafft es schon lange nicht mehr, den Markt zu „reizen“. Häufig war es mehr Bremse als Motor eines Solarthermie-Zubaus (vgl. auch [3]). Als reine Investitions-Förderung verfehlt außerdem das Ziel effiziente – das heißt intelligent geplante, qualitäts­gesichert gebaute und betriebene – Anlagen in den Markt zu bringen. Da die Höhe der Förderung nur von der Kollektorfläche abhängt werden im Extremfall auch Anlagen gefördert, die aufgrund fehlerhafter Hydraulik oder falscher Platzierung von Sensoren sehr geringe oder gar keine solaren Erträge liefern.

Pro und Contra der Alternativen

Welche Alternativen gibt es also – und wo liegen die Vor- und Nachteile?

Vergütung des Kollektorertrags: Am naheliegendsten wäre – in Anlehnung an die PV-Förderung – den Solar-(=Kollektor‑)Ertrag zu ver­güten. So würden aber auch thermische Verluste an Solar­ver­rohrung im Pufferspeicher mit vergütet. Je mehr Verluste, desto mehr Kollektor­er­trag. Nicht nutz­bare Überschüsse im Sommer würden eben­falls gefördert. D.h. es wäre aus Betreibersicht sehr sinn­voll, im Sommer die Wärmedämmung des Pufferspeichers zu ent­fernen und warmes Wasser zu „verschwenden“ sei es für Planschbecken, Pool, Gartendusche – alles würde die Vergütung erhöhen.

Vergütung in Abhängigkeit des solaren Deckungsgrades: Lösen wir uns mal vom Neubau und betrachten nur bestehende Gebäude. Warum? Wir haben bei der derzeitigen Modernisierungs- und Neubauquote diese Bestandsgebäude erst in ca. 130 Jahren komplett modernisiert. Ziel ist es aber, möglichst bald weniger fossile Energie zu ver­brau­chen. Hierfür kann man entweder den Wärmebedarf der Gebäude verringern. Oder der bestehende Restbedarf wird zu möglichst großen Teilen durch regenerative Energien gedeckt. Bei beschränkten finanziellen Mitteln, die nur eine Solarthermie­anlage zulassen, wäre eine Förderung des solaren Deckungsgrades gegebenefalls kontraproduktiv, da in einem thermisch „schlechteren“ Gebäude mit höherem Wärmebedarf vielleicht nur einen Deckungsgrad von 20 % erreicht wird. Gleichzeitig vermeidet man aber absolut mehr fossile Energie als in einem hervorragend gedämmten Gebäude von 2010, mit solaren Deckungsgraden von beispielsweise 50 %.

Vergütung auf Basis von Kennwerten: Eine Vergütung von unter Normbedingen erreichten oder be­rechneten Kennwerten ist ebenfalls nicht optimal. Häufig weichen Praxis-Werte mehr oder weniger stark von diesen ab und es gäbe zudem einen Anreiz für die Hersteller, das Produkt auf möglichst gute Performance unter diesen Testbedingungen zu optimieren (siehe z.B. Normverbrauchswerte von Fahrzeugen). Planungs- und Installations-Fehler würden weiterhin nicht entdeckt und wie bisher mitvergütet, obwohl der solare Ertrag deutlich hinter dem Möglichen zurückbleibt.

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Vergütung anhand eingesparter Menge an Öl und Gas

Ziel ist es, möglichst viel fossile Wärme durch die Solarthermieanlage zu vermeiden. Warum also nicht genau den nutzbaren solaren Ertrag der Anlage vergüten, der indirekt für die vermiedene Gas- oder Ölmenge steht? 

Betrachten wir eine Anlage mit solarer Rücklaufanhebung wie in Abb.2; eine häufige Bau­weise für nachgerüstete solarthermische Anlagen zu bestehenden Heizkesseln. Die solare Wärme im Puffer­spei­cher wird hier in den Rücklauf des Heizkreises eingekoppelt.

Und genau hier sitzt auch der not­wen­dige Wärmemengenzähler. Er erfasst nicht den Ertrag im Solarkreis, sondern die im Heizkreis ge­nutzte solare Wärme. Die Kosten eines solchen Zählers mit ca. 200 € sind in Relation zu den Gesamt­kosten überschaubar; würden aber wesentlich zur Effizienzsteigerung von solarther­mi­schen Anlagen beitragen und vor Allem einen Anreiz schaffen möglichst große Mengen fossiler Energie durch solare Wärme zu ersetzen.

Abb. 2:  Wärmemengenzähler für die alternative Vergütung einer Solarthermieanlage

Die solare Wärme für Warmwasser kann je nach Fördersatz für die solare Heizwärme gar nicht oder pauschal vergütet werden. Ausgehend von üblichen Warmwasserverbräuchen pro Kopf wäre ein Ansatz von 70 und 90 % solarer Deckung denkbar. So wäre ausgeschlossen, dass oben erwähn­ter künstlicher Warmwasserverbrauch in den Sommermonaten durch die Vergütung auch noch belohnt würde.

Vergütungshöhe

Die Vergütungshöhe sollte sich an den Energiekosten konventioneller Wärme und den Investkosten der Solarthermieanlage orientieren.

Vereinfachte Berechnung für eine Anlagengröße von 12,5 m² Kollektorfläche:

mit    Investkosten:                       8.500 €
MAP-Förderung:                         1.500 € (Mindestförderung) – allgemein bis 40 m²: 90 €/m²
Nutzbarer Kollektorertrag:           ca. 300 kWh/m²a (nach [1])
Kollektorfläche:                           12,5 m²
Lebensdauer:                               20 a

Zum Vergleich: Im Januar 2015 kostet eine Killowattstunde aus Heizöl 5,5 ct – 6 Monaten zuvor waren es noch 8,5 ct. Bei solaren Wärmegestehungskosten von rund 11 ct/kWh und einer spez. Förderung von rund 2 ct/kWh kommt man im Saldo auf effektive Kosten von 9 ct/kWh. Dieser Wert liegt aktuell deutlich oberhalb des Ölpreises und auch noch über dem vor 6 Monaten. Für größere Anlagen liegen die solaren Wärmegestehungskosten auch noch höher als 11 ct, da zwar mehr fossile Energie substituiert wird, aber bezogen auf die Kollektorfläche der nutzbare Kollektorertrag sinkt. Demnach ist es sinnvoll, die Förderhöhe in Abhängigkeit der vermiedenen fossilen Energiemenge pro­gressiv zu ge­stalten. Größere Anlagen, die mehr fossile Energie einsparen, aber gleichzeitig höhere spez. Wärmegestehungskosten haben, würden so ins Gleichgewicht zu Kleinanlagen gebracht.

Will man diese Vergütungshöhe von 2 ct/kWh zusätzlich durch einen Vergleich mit anderen Techno­logien bewerten, bietet sich ein Vergleich zum direkten Dachflächen-Konkurrenten – der Photo­vol­taik – an. Betrachtet man die Gebäudeklasse mit einer Wohneinheit, wird klar, dass eine bestehende Photovoltaik -Anlage in aller Regel keinen Platz mehr für eine Solarthermie-Anlage lässt (Abb. 3).

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Wenn man sich aber nochmal die Verhältnisse der beiden Sektoren Strom und Wärme aus Abb. 1 vor Augen führt ist es umso verwunderlicher, dass seit Jahren eine deutliche förderpolitische Bevor­zu­gung der solaren Strom­erzeugung vor der solaren Wärmeerzeugung stattfand, die bis heute besteht. Trotz der erheblichen Reduktion der Einspeisevergütung für die Photovoltaik über die letzten Jahre auf aktuell ca. 12,5 ct/kWh liegt die Förderung im thermischen Bereich mit 2 ct/kWh bei weniger als ein 1/6.

Da dieses Verhältnis in der Vergangenheit noch deutlich größer war, ist es verständlich, dass die jährlichen Zubauzahlen der Solarthermie deutlich hinter denen der Photovoltaik zurück­liegen, obwohl die Wärmewende als essenzieller Bestandteil der Energiewende dringend das Um­setzen dieser Wärme-Potenziale erfordern würde.

Abb. 3: Durchdringungsgrade von solarthermischen Anlagen und Photovoltaik-Anlagen sowie durchschnittliche Kollektorfeld- bzw. Modulfeldgröße je Anlage im Jahr 2012; Quelle: [4] EWEH: Einfamilien-, Doppel- und Reihenhäuser (kurz: Ein-Wohneinheiten-Häuser = EWEH)

Fazit

Eine Investitionsförderung wie das Markt-Anreiz-Programm für die Solarthermie, die sich aus­schließ­lich an der Kollektorgröße orientiert, wird der angestrebten Wärmewende als der dominie­rende Teil der deutschen Energiewende nicht wirklich gerecht.

Die vorgestellte Vergütung des nutzbaren solaren Ertrags wäre zielgerichtet, fair und mit geringem Kostenaufwand realisierbar. Als positiven Nebeneffekt würden gut geplante und gewartete oder mit innovativen Regelungen versehene Anlagen bevorzugt. Effizient funktionierende Anlagen erhielten eine höhere Vergütung als solche mit zwar großer Kollektorfläche, aber geringen Erträgen, die zum Beispiel durch eine schlechte hydraulische Einbindung oder Regelung verursacht werden. Es wäre also ein deutlich höherer Anreiz für einen qualitätsgesicherten Anlagenbetrieb gegeben.

Um die Wärmewende, die zu einem erheblichen Anteil im Gebäudebestand stattfinden muss, zu beschleunigen, sollte zudem auch die absolute Höhe der Förderung mit derzeit umgerechnet 2 ct/kWh nutzbarer Wärme überdacht werden.

Eine Energierationalität, die Vernunft (Ratio) und Wirtschaftlichkeit (rationell) vereint, kann das Projekt Energiewende nur ganzheitlich über alle drei Energiesektoren zum Erfolg führen.

Autor: Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Roger Corradini (Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. www.ffe.de)

Literaturverzeichnis

1    Corradini, Roger: Regional differenzierte Solarthermie-Potenziale für Gebäude mit einer Wohneinheit – Dissertation an der Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum. ISBN 978-3-941802-26-1; ISBN-A 10.978.3941802/261. Kostenlos beziehbar unter http://dx.doi.org/10.978.3941802/261
2    Corradini, Roger; Schmid, Tobias; Sutter, Manuel: Schlüssel zur Energiewende! in: Sonne Wind & Wärme (Ausgabe 08/2014). Bielefelder Verlag GmbH & Co. KG, Bielefeld. 2014. ISSN 1861-2741 H 2067
3     Corradini, Roger; Musso, Christian: Motor und Bremse für den Kollektorausbau in: BWK, Bd. 63 (2011), Nr. 6, S. 21-26. Düsseldorf: Springer VDI Verlag, 2011 – ISSN 1618-193X
4     Corradini, Roger et al: Solarthermie – Technik, Potenziale, Wirtschaftlichkeit und Ökobilanz für solarthermische Systeme in Einfamilienhäusern; Herausgeber: Wüstenrot Stiftung, Ludwigsburg 2014 – ISBN 978-3-933249-89-0



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