Aufgrund verschiedener strahlungsphysikalischer Mechanismen ergeben sich global divergierende Energiedichten der Solarstrahlung. Ferner bewirken diese eine Aufspaltung der Globalstrahlung in direktes und diffuses Licht. Da in Deutschland die Direktstrahlung relativ gering ist, eignet sich hierzulande vorwiegend die nicht-konzentrierende Solarthermie.
Die nicht-konzentrierende Solarthermie umfasst ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten im Niedertemperaturbereich. In Deutschland wird sie derzeit vorwiegend zum Beheizen von Freibädern und für die Warmwasserbereitung und Heizungsunterstützung von Ein- und Mehrfamilienhäusern genutzt. Die Anwendung in diesem Bereich lässt sich jedoch stark ausbauen; zumal ein Großteil des Heizungsbestands mit niedrigen Wirkungsgraden sehr veraltet ist und sich durch solarthermische Anlagen ersetzen ließe.
Für die Solarthermie bestehen große Potenziale in der Versorgung von solaren Nahwärmesystemen, in der Bereitstellung von Wärme für Industrieprozesse und im solaren Kühlen. Die Technologien für diese Anwendungsgebiete befinden sich allerdings noch in der Entwicklungs- und am Anfang der Markteinführungsphase.
Die Entwicklung der Systemtechnik sowie die Verwendung neuer Materialien, Werkstoffe und spezieller Beschichtungen für die Kollektoren, eröffnen ein Potenzial zur Steigerung der Effizienz von solarthermischen Anlagen. Gleichzeitig erschließen sich damit neue Anwendungsgebiete, wie die solarthermische Prozesswärmebereitstellung und das solare Kühlen.
Staatliche Förder- und Anreizsysteme sowie die gesellschaftliche Akzeptanz gegenüber der Solarthermie sind für den Erfolg dieser Technologie in Deutschland maßgebende Faktoren. Die finanzielle Förderung von Bund und Ländern ist notwendig, um die Kostenunterschiede gegenüber der herkömmlichen Energiebereitstellung auszugleichen und die Forschung und Entwicklung voranzutreiben. Die dabei bestehenden Interessenkonflikte müssen bei der Verfolgung energiepolitischer Ziele beseitigt und unverkennbare Mängel der staatlichen Steuerungsinstrumente behoben werden.
Grundsätzlich ist eine zunehmende gesellschaftliche Akzeptanz gegenüber den erneuerbaren Energien zu erkennen. Dennoch müssen Vorurteile und Informationsdefizite in der breiten Gesellschaft abgebaut werden, um die Motive für eine aktive Nutzung der regenerativen Energien zu stärken.
Inhaltsverzeichnis
Kapitel 1 Einleitung
1.1 Problemstellung und Abgrenzung
1.2 Ziele und Aufbau der Arbeit
Kapitel 2 Allgemeine Grundlagen zur Sonnenenergienutzung
2.1 Die Sonnenstrahlung
2.1.1 Das Extraterrestrische und das terrestrische Strahlungsspektrum
2.1.2 Strahlungsphysikalische Mechanismen in der Erdatmosphäre
2.1.3 Das Strahlungsangebot in Deutschland
2.1.4 Lokale Einflüsse auf die Strahlungsausbeute
Kapitel 3 Solarthermie – heutige Technologien und ihre Anwendungsbereiche
3.1 Hauptkomponenten solarthermischer Anlagen
3.1.1 Der Sonnenkollektor
3.1.2 Der Wärmespeicher
3.2 Nicht-konzentrierende Solarthermie
3.2.1 Nicht-Konzentrierende Kollektortechnologien
3.2.2 Anwendungsbereiche der nicht-konzentrierenden Solarthermie
3.3 Konzentrierende Solarthermie
Kapitel 4 Solarthermie in Deutschland –Entwicklung und Einflussfaktoren
4.1 Die historische Entwicklung der Solarthermie
4.1.1 Entwicklung der Solarthermie in Deutschland
4.1.2 Der heutige Solarthermiemarkt in Deutschland
4.2 Technologische Faktoren
4.2.1 Potenzial der Gesamtwirkungsgradsteigerung durch Entwicklung der Systemtechnik
4.2.2 Die Schlüsselrolle der Wärmespeicher
4.2.3 Neue Materialien und Werkstoffe für Solarkollektoren
4.2.4 Entwicklung selektiver transparenter Low-e-Schichten
4.2.5 Der Zukunftsmarkt des solaren Kühlens
4.3 Ökonomische Faktoren
4.3.1 Flächenpotenziale für Solarkollektoren
4.3.2 Potenziale durch energetische Modernisierung
4.4 Politische Faktoren
4.4.1 Ziele der Energiepolitik
4.4.2 Die Aufstellung der regenerativen Energien im Wärmemarkt
4.4.3 Der Beitrag bedeutender Gesetze an der Entwicklung der Solarthermie in Deutschland
4.4.4 Der Beitrag bedeutender Förderprogramme an der Entwicklung der Solarthermie in Deutschland
4.5 Soziokulturelle Faktoren
4.5.1 Die Wechselwirkungen zwischen politischer und sozialer Ebene
4.5.2 Steigende Akzeptanz der erneuerbaren Energien in Deutschland
4.5.3 Lokale Vorteile bei Verbreitung der erneuerbaren Energien
4.5.4 Ergebnisse einer Studie zu Motiven und Hemmnissen bei der energetischen Gebäudesanierung
Kapitel 5 Zusammenfassende Schlussbetrachtung
5.1 Potenziale der Niedertemperatur-Solarthermie in Deutschland
5.2 Hemmende und treibende Faktoren
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit analysiert das Potenzial der Niedertemperatur-Solarthermie in Deutschland unter Berücksichtigung politischer, ökonomischer, soziokultureller und technologischer Einflussfaktoren, um hemmende sowie treibende Marktkräfte zu identifizieren und Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung und Marktdurchdringung aufzuzeigen.
- Analyse des technischen Potenzials der Solarthermie unter Berücksichtigung technischer Restriktionen.
- Untersuchung der technologischen Entwicklungen bei Kollektoren und Wärmespeichern.
- Evaluierung politischer Rahmenbedingungen und staatlicher Förderprogramme.
- Erforschung soziokultureller Aspekte, Akzeptanz und Motive bei der energetischen Sanierung.
Auszug aus dem Buch
3.1.1 Der Sonnenkollektor
Der Sonnenkollektor „sammelt“ mithilfe des integrierten Absorbers die Sonnenstrahlung und wandelt diese in nutzbare Wärmeenergie um. In den meisten Fällen ist der Absorber unter einer lichtdurchlässigen und reflexionsarmen Abdeckung verbaut, welche die konvektiven Wärmeverluste reduziert. Bei Vakuum-Röhrenkollektoren sind dies entsprechende Glasröhren, die den Absorber umgeben.
Infolge von Reflexions- und Transmissionsverlusten an der Absorberabdeckung trifft der größte Anteil der Strahlung auf den Absorber, der sie abhängig von seiner Beschichtung beinahe vollständig in Wärme umwandelt.
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 Einleitung: Diese Einleitung erläutert die Notwendigkeit der Energiealternative Solarthermie vor dem Hintergrund der Klimakrise und fossiler Ressourcenabhängigkeit.
Kapitel 2 Allgemeine Grundlagen zur Sonnenenergienutzung: Dieses Kapitel behandelt die strahlungsphysikalischen Grundlagen und das Strahlungsangebot als Basis für die Nutzung der Sonnenenergie.
Kapitel 3 Solarthermie – heutige Technologien und ihre Anwendungsbereiche: Das Kapitel beschreibt Funktionsweisen von Kollektoren und Wärmespeichern sowie verschiedene Einsatzbereiche von der Schwimmbadbeheizung bis zum solaren Kühlen.
Kapitel 4 Solarthermie in Deutschland –Entwicklung und Einflussfaktoren: Dieser Hauptteil analysiert die technologischen, ökonomischen, politischen und soziokulturellen Faktoren, die das Potenzial der Solarthermie in Deutschland beeinflussen.
Kapitel 5 Zusammenfassende Schlussbetrachtung: Dieses abschließende Kapitel fasst die Potenziale sowie die hemmenden und treibenden Faktoren zusammen und gibt ein Fazit zur Marktposition der Solarthermie.
Schlüsselwörter
Solarthermie, Niedertemperatur-Solarthermie, Sonnenkollektor, Wärmespeicher, Energiepolitik, Marktanreizprogramm, EEWärmeG, energetische Gebäudesanierung, solares Kühlen, Energiewende, Regenerative Energien, Prozesswärme, Akzeptanz, Strahlungsangebot, Erneuerbare-Energien-Gesetz.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht das Potenzial der Niedertemperatur-Solarthermie in Deutschland unter Einbeziehung verschiedener Einflussfaktoren wie Technologie, Ökonomie, Politik und Gesellschaft.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen umfassen die technischen Grundlagen der Solarthermie, das Marktpotenzial, die Rolle staatlicher Förderinstrumente und die gesellschaftliche Akzeptanz erneuerbarer Energien.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist die Identifizierung hemmender und treibender Faktoren für den deutschen Solarthermiemarkt sowie die Analyse der Potenziale zur Wärmebereitstellung.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine PEST-Analyse verwendet, um die technologischen, ökonomischen, politischen und soziokulturellen Variablen strukturiert zu untersuchen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil analysiert die historische Entwicklung, den technologischen Stand der Komponenten (Kollektoren, Speicher), ökonomische Flächenpotenziale sowie politische Rahmenbedingungen wie das EEWärmeG und das Marktanreizprogramm.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Solarthermie, Niedertemperatur-Technik, Energiepolitik, Wärmespeicher, Flächenpotenziale, EEWärmeG und energetische Modernisierung.
Warum sind bei der Solarthermie in Deutschland Wärmespeicher so wichtig?
Da das solare Strahlungsangebot zeitlichen Schwankungen unterliegt, sind Wärmespeicher notwendig, um Wärme in Zeiten eines Überangebots aufzunehmen und bei Bedarf, etwa im Winter, wieder abzugeben.
Welche Rolle spielt das solare Kühlen?
Das solare Kühlen ist ein neues Technologiefeld, bei dem Sonnenwärme zur Erzeugung von Kälte genutzt wird. Da der Kühlbedarf oft parallel zum solaren Strahlungsangebot auftritt, bietet dies ein großes Potenzial zur Entlastung der Stromnetze.
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- Felix Schmidt (Author), 2011, Das Potenzial der Niedertemperatur-Solarthermie in Deutschland, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/180034
