Der spezifische Kollektorfeldpreis fällt von 500 bis 550 €/m² bei ca. 1.000 m² auf unter 350 €/m² bei 100.000 m². Der spezifische Preis für einen Stahlspeicher fällt von 800 €/m³ bis auf unter 200 €/m³ ab ca. 50.000 m³: Bis ca. 3.200 m³ (bzw. 650 €/m³) handelt es sich um Druckspeicher, darüber bzw. bei geringeren Speicherpreisen um drucklose Stahltanks. Als Dämmstandard gilt die BAFA-Förderbedingung 15 W/m² Speicheroberfläche, was z. B. 30 cm eines Dämmstoffs mit einem Wärmeleitwert von 0,06 W/mK bei einem Temperaturgradienten von 75 K entspricht. Die Kostenannahmen aus Abb. 4 und 5 für eine Investition in eine solarthermische Großanlage bzw. in einen großen Wärmespeicher führen über 20 Jahre und mit den Solarerträgen für das Beispiel-Wärmenetz am Muster-Standort Würzburg zu den Wärmepreisen der Abb. 2 und 3. CPC-Vakuumröhrenkollektoren haben jedoch eine viel längere Lebenserwartung als 20 Jahre. Insbesondere die Röhren können auch 50 Jahre und länger funktionsfähig bleiben, weil sie mechanisch so einfach konstruiert sind wie Thermoskannen und die Absorber sich im Vakuum befinden. Die Lebenszeit der Verrohrung, der Isolierung, der Armaturen sowie des statischen Unterbaus hängt sehr von der Qualität der Bauteile und Verarbeitung ab.
Diese Betrachtung enthält einige Vereinfachungen. Die Inflation, insbesondere die der Energie-Marktpreise, bleibt unberücksichtigt. Es ist so, als wenn mit einer vorschüssigen Investition die Wärme für 20 Jahre zum Preis von heute eingekauft würde. Wenn die Investition jedoch zeitlich gestreckt auf Kredit geschieht, sind Zinsen fällig, worauf diese Solarwärmepreisbetrachtung keine Rücksicht nimmt. Die Unterhaltskosten entstehen aus einer einmal jährlichen Wartung, laufendem Unterhalt (Strom) und Versicherungen gegen Elementarschäden (Sturm, Schnee, Wasser, Frost, Diebstahl, Vandalismus). Sie belaufen sich bei kleinen Anlagen jährlich auf ca. ein Prozent der Investition und bei sehr großen auf ca. 0,5 Prozent. Während es für Speicher bereits einen etablierten Markt gibt, für den die Preise aus Abb. 5 ungefähr gelten, ist der Markt für große Solaranlagen noch sehr klein und wechselhaft. Die Preise für Solaranlagen in Abb. 4 setzen einen jährlichen Bedarf von ca. 30.000 m² Kollektorfläche voraus und könnten bei einem viel größeren Markt auch noch sinken. Sie enthalten stark vereinfachend einen pauschalen Betrag von 20 €/m² als Grundstückskosten und zur Wartung. Sie gelten für Freilandanlagen. Solaranlagen auf Dächern sind dagegen wesentlich aufwändiger.
Solarautark mit Saisonalspeicherung?
Die Skala von Abb. 1 endet beim solaren Deckungsanteil f_save von 45 Prozent bzw. bei der Einsparung von 45.000 MWh für das 10-GWh-Beispiel-Wärmenetz am Musterstandort Würzburg. Bis zu einem f_save von ca. fünf Prozent wird kein Speicher gebraucht. Bis zu einem f_save von ca. 17 Prozent mit einem spezifischen Speichervolumen von 150 Liter Speicher pro Quadratmeter Kollektorfläche bleibt der Aufwand gering, der Solarwärmepreis steigt nur um ca. zehn Prozent an. Für noch größere f_save wächst der Speicherbedarf sehr rasch an. Die Abb. 6 und 7 verfolgen f_save bis hin zur solaren Autarkie. Dafür müsste gemäß Abb. 6 die Kollektorfläche bei unserem 10-GWh-Beispielwärmenetz bis auf ca. 24.000 m² und der Speicher auf ca. 140.000 m³ wachsen. In verallgemeinerter Form sind dies gemäß Abb. 7 etwa 6 m³ Speicher pro m² Kollektorfläche bzw. eine Speicherkapazität von knapp der Hälfte des gesamten Solarertrages eines Jahres. Der solare Wirkungsgrad sinkt dabei um gut 20 Prozent, bis bei solarer Vollversorgung etwa noch 34 Prozent der Jahresgesamtstrahlung als Wärme genutzt werden, was immer noch eine ganz akzeptable Ausnutzung der Fläche bedeutet. Es ist jedoch auch fraglich, ob sich bei einer Speicherung von Solarwärme über Monate die Exergieverluste (bzw. Speichervermischung) infolge von Wärmeleitung, -diffusion und -konvektion ausreichend beherrschen lassen.
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