Der Energiebedarf für Wärme in Gebäuden und Industrie macht laut der IEA Technology Roadmap „Solar Heating and Cooling“ beinahe 50 % des globalen Endenergiebedarfs aus. Der Großteil dieser Anwendungen liegt dabei in einem Temperaturbereich unter 250 °C. Speziell der sogenannte „Niedertemperaturbereich“ mit Arbeitstemperaturen bis ca. 90 °C bietet besonders hohes Entwicklungspotenzial für den Einsatz von thermischen Solaranlagen. In Österreich werden Technologien zur thermischen Nutzung der Sonne seit Jahrzehnten erfolgreich entwickelt und eingesetzt. In nahezu allen Bereichen der Solarthermie zählt Österreich heute zu den Technologieführern. Der Umsatz der heimischen Solarthermie-Branche wurde für das Jahr 2013 mit 293 Mio. Euro abgeschätzt, die Anzahl der Vollzeitarbeitsplätze kann mit ca. 2.900 beziffert werden.
Österreich ist Gründungsmitglied des „IEA Solar Heating and Cooling Programme“ (SHC) und seit 1977 aktiv an der Gestaltung und Durchführung zahlreicher Forschungsprojekte im Bereich Solarthermie beteiligt. Auf österreichische Initiative wurde der Einsatz der Solarthermie zur Raumheizung (Solarkombisysteme) sowie zur industriellen und gewerblichen Prozesswärme (im Niedertemperaturbereich) erforscht, Pilotprojekte entwickelt und neue Technologien in Zusammenarbeit mit der Industrie am Markt eingeführt.
Polymere für solarthermische Anwendungen
In der Vernetzung der Kunststoff- und Solarenergieforschung liegt ein hohes Potenzial für die Weiterentwicklung der Solartechnologie. Im Rahmen des SHC Task 39 untersuchten internationale ExpertInnen aus der Solarenergie- und der Kunststoffforschung den Einsatz von fortschrittlichen Polymertechnologien für solarthermische Systeme mit neuartigem Design. Die systematische Nutzung von Kunststofftechnologien soll Kostenreduktionen bringen und damit neue Marktentwicklungsmöglichkeiten eröffnen. Österreichische ForscherInnen leiteten den Subtask C Materials. Ein Schwerpunkt lag auf der Erarbeitung von Marktszenarien für die Solarthermie basierend auf neuesten, voll-regenerativen Energieszenarien (national, regional und global) sowie der Ableitung der sich daraus ergebenden Potenziale für die Kunststofftechnologien.
SolPol-1/2
Das Ende 2009 gestartete Großforschungsvorhaben SolPol-1/2 (Solarthermische Systeme aus Polymerwerkstoffen) ist eine Forschungsinitiative des Instituts für Polymerwerkstoffe und Prüfung der Johannes Kepler Universität (JKU) Linz. Hauptzielsetzung war die Entwicklung neuartiger, gepumpter thermischer Kollektoren in Kunststoffbauweise, die auf optimierten Polymerwerkstoffen und kunststoffgerechten Fertigungstechnologien basieren. Das Forschungsvorhaben zeichnet sich durch die Kooperation von Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft entlang der gesamten Wertschöpfungskette aus. Solarthermische Kollektoren und Kollektorsysteme werden derzeit in aufwändigen und kostenintensiven Fertigungsprozessen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Materialien mit einem nur geringen Kunststoffanteil gefertigt. Der überwiegende Teil der weltweit installierten solarthermischen Kollektoren sind Vakuumröhrenkollektoren (62,3 %) und verglaste Flachkollektoren (27,9 %).
Abgesehen von der zukünftig begrenzten Verfügbarkeit bestimmter Rohstoffressourcen wie beispielsweise Kupfer für Absorber, liegt in der Verwendung eines zunehmenden Anteils von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Systemen auch ein hohes Potenzial für innovative Weiterentwicklungen in Bezug auf die Funktionsfähigkeit und das Design der Kollektoren. Gleichzeitig ergeben sich positive Folgewirkungen auf die Wirtschaftlichkeit und die Marktdurchdringung. Die Ergebnisse von SolPol-1/2 stellen wichtige Meilensteine für die Etablierung und Marktdurchdringung von durchgängig optimierten solarthermischen Systemen in Kunststoffbauweise dar. Aktuell werden in Folgeprojekten neuartige Materialien und Systeme sowie der Einsatz von Polymeren in Photovoltaikmodulen weiterentwickelt.