Einführung:

Solare Wärme besitzt großes Potenzial

Die Erneuerbaren Energien stehen mit der anhaltenden Diskussion um Klimawandel, Versorgungssicherheit und Ressourcenverknappung bereits seit geraumer Zeit im Fokus der Öffentlichkeit. Insbesondere die Solare Wärme, also die Warmwasserbereitung und Heizung mit Solaranlagen für Wohngebäude, besitzt ein großes Potenzial zur Substitution der konventionellen, fossilen Brennstoffe für die Wärmeversorgung. Trotz der unerwartet stark steigenden Preise für die konventionellen Energieträger Heizöl und Erdgas wird die weitere Verbreitung von Solarwärmeanlagen aber durch ihre hohen Anschaffungskosten gebremst. Die Hersteller dieser Anlagen bemühen sich daher intensiv um die Senkung der Herstellkosten vor allem des Solarkollektors, des weithin sichtbaren „Herzstücks“ jeder Solarwärmeanlage. Massiv steigende Weltmarktpreise für die hauptsächlich eingesetzten Werkstoffe Aluminium und Kupfer laufen den Bemühungen nach weiteren Kostensenkungen in der Kollektorfertigung aber entgegen.

Alternative Materialien versprechen Optimierungsmöglichkeiten

Der Einsatz von alternativen Werkstoffen, wie etwa Kunststoffen für Solarkollektoren wird daher von zahlreichen Experten als sehr vielversprechend angesehen. Die Verwendung von Kunststoffen im Solarkollektorbau kann dabei gleich mehrere Vorzüge bieten. Neben der Einsparung von teurem Kupfer und Aluminium wären mit den polymeren Materialien durch eine mögliche Gewichtsreduzierung gleichzeitig auch Vorteile bei der Montage verbunden. Durch Nutzung moderner Fertigungstechnologien von Kunststoffformteilen könnte zudem die Kollektorfertigung automatisiert und damit die Kosten weiter gesenkt werden. Allerdings sind mit dem Einsatz von Kunststoffen bei den thermisch oft hoch belasteten Solarkollektoren auch technologische Herausforderungen verbunden. So stellen beispielsweise die begrenzte Temperatur-, Druck-, UV- und Langzeitbeständigkeit sowie die gegenüber Kupfer schlechtere Wärmeleitfähigkeit preiswerter Kunststoffe hohe Hürden für deren Einsatz in Solarkollektoren dar.

Vor diesem Hintergrund wird an der Hochschule Ingolstadt das Forschungsvorhaben „Kunststoffe in Solarkollektoren“ durchgeführt, in dem ausgehend von Lastprofilen typischer Solarwärmeanlagen Konzepte für kostengünstige integrierte Kunststoffkollektoren entwickelt werden. Dabei werden polymere Materialien und Fertigungsverfahren untersucht und abschließend die Umsetzbarkeit der verschiedenen Kollektorkonzepte bewertet.

Die Forschungsarbeiten sind integriert in die IEA-Task 39 „Polymeric Materials for Solar Thermal Applications“. In dieser internationalen Forschungsplattform der Internationalen Energie-Agentur arbeitet die Fachhochschule Ingolstadt mit 17 wissenschaftlichen und 16 industriellen Partnern an der Weiterentwicklung des Polymereinsatzes in Solarwärmesystemen.

Das dem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 0329285A gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.