SolPol-1 Solarthermische Systeme aus Polymerwerkstoffen – Teil 1: Wissenschaftliche und methodische Voraussetzungen und ökologische und ökonomische Folgewirkungen

Projektverlauf

Abgesehen von der begrenzten künftigen Verfügbarkeit bestimmter Rohstoffressourcen, wie beispielsweise Kupfer für Absorber, liegt in der Verwendung eines zunehmenden Anteils von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Systemen auch ein hohes Potential für innovative Weiterentwicklungen in Bezug auf Funktionsfähigkeit und attraktiveres Design mit gleichzeitigen Folgewirkungen auf die Wirtschaftlichkeit (Kostenreduktion) und die Marktdurchdringung. Daher war eine übergeordnete Gesamtzielsetzung des gegenständlichen Forschungs­vorhabens, die anwendungsmäßige und technologische Spitzenposition Österreichs auf dem Gebiet der Solarthermie durch polymerbasierende innovative Neuentwicklungen auch künftig sicherzustellen bzw. diese sogar weiter auszubauen. Dazu sollten die existierenden Stärken Österreichs auf den Gebieten der Solarthermie und der Kunststofftechnologien zusammengeführt, zielgerichtet ausgebaut und in innovative Produktentwicklungen umgesetzt werden. Gleichzeitig soll damit auch ein wesentlicher Beitrag zur Verbreitung erneuerbarer Energietechnologien und zur Reduktion von Treibhausgasemissionen geleistet werden.

Zur Erreichung obiger Gesamtzielsetzung wurde vom Konsortium der Projektpartner ein Forschungsvorhaben bestehend aus zwei sich ergänzenden Projekten konzipiert (Lang et al. 2011, 2013), dem gegenständlichen Einzelprojekt SolPol-1 als Teil 1 für die erforderliche Grundlagenforschung (insgesamt 5 Wissenschaftliche Partner) und einem separat eingereichten und zeitversetzt genehmigten Kooperativen Projekt SolPol-2 als Teil 2 für die Industrielle Forschung (insgesamt 8 Wissenschaftliche Partner und nach Zusammenschluss zweier Unternehmenspartner (SUN MASTER Energiesysteme GmbH und Greiner Technology & Innovation GmbH) 9 Unternehmenspartner). Die Leitung der SolPol-Projekte obliegt dem Institut für Polymerwerkstoffe und Prüfung der Johannes Kepler Universität Linz (JKU-IPMT), das neben der inhaltlichen Koordination und wissenschaftlichen Leitung (R. W. Lang und G. Wallner) auch die sonstigen Management- und Administrationsaufgaben (Leitung J. Fischer) innehat. Wesentliche Daten und Fakten zu den Projekten SolPol-1 und SolPol-2 sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Die spezifischen Zielsetzungen des gegenständlichen Projektes SolPol-1 liegen in der Schaffung der wissenschaftlichen und methodischen Voraussetzungen für die Entwicklung neuartiger thermischer Kollektorsysteme in Kunststoffbauweise sowie in der Abschätzung der ökonomischen und ökologischen Folgewirkungen bei entsprechender Marktdurchdringung. Die Industrielle Forschung zur Entwicklung von neuartigen Polymermaterialien sowie daraus herzustellender Modell-Kollektoren und -Komponenten ist Gegenstand des zeitversetzt gestarteten, assoziierten Kooperativen Projektes SolPol-2 (Titel: Solarthermische Systeme aus Polymerwerkstoffen – Teil 2: Entwicklung von neuartigen Kollektoren und Kunststoffcompounds), das noch bis 30. April 2014 läuft. Das gesamte Forschungsprogramm der Projekte SolPol-1 und SolPol-2 besteht aus insgesamt 9 Work Packages (WP für SolPol-1) bzw. Arbeitspaketen (AP für SolPol-2), die entlang der Wertschöpfungskette in Abb. 1 gezeigt sind.

Im Grundlagenforschungsprojekt SolPol-1 werden im Forschungsprogramm in 3 Arbeitspaketen („work packages“, WP) folgende Themen mit den angeführten Zielsetzungen behandelt:

WP-01:  Leistungsanforderungen an Polymerwerkstoffe in solarthermischen Systemen – Komponentenspezifische Definition der Performance- und Eigenschaftsprofile inkl. Quantifizierung der physikalischen und technischen Werkstoffeigenschaften

WP-02:  Zeitraffende Charakterisierungsmethoden für Polymerwerkstoffe für solarthermische Komponenten in Kontakt mit Wasser und Luft

WP-03:  Nationale und europäische ökonomische und ökologische Perspektiven für thermische Kollektorsysteme aus Kunststoff – Marktpotential, CO₂-Reduktionspotentiale und volkswirt­schaftliche Auswirkungen

Das industrielle Forschungsprojekt SolPol-2 besteht aus den folgenden 6 Arbeitspaketen (AP):

AP-01:   Eigentemperatursicherer (überhitzungsgeschützter) solarthermischer Kollektor mit hohem Polyolefinanteil (OHC Collector)

AP-02:   Solarthermische Kollektoren ohne Überhitzungsschutz in Kunststoff- und Hybridbauweise (Hybrid Collector)

AP-03:   Konzeptstudien zu Folienmembran-Kollektoren (Large-Area Film Collector)

AP-04:   Entwicklung von langzeitbeständigen, funktionalen Polyolefinen mit spektral-selektiven Eigenschaften (Functional Compounds)

AP-05:   Entwicklung von Polyolefin-Compounds für langzeitbeständige Wasser-Wärmespeicher adaptierbarer Kapazität (Durable Compounds)

AP-06:   Neuartige Designkonzepte für Vollkunststoff-Kollektorsysteme (ID Collector Concepts)

Den gegenständlichen Abschlussbericht von SolPol-1 betreffend entspricht die obige Struktur der Arbeitspakete WP-01 bis WP-03 gleichzeitig auch dem inhaltlich-methodischen Ansatz der Forschungsarbeiten. Ein wesentliches weiteres methodisches Element von SolPol-1 lag in der multi-lateralen Bearbeitung der einzelnen Arbeitspakete und Problemstellungen durch die beteiligten Forschungspartner. In enger Kooperation der beteiligten Fachleute unterschiedlicher Disziplinen nahmen dabei je nach Aufgabenstellung ExpertInnen aus der Solartechnik (WP-01), der Kunststofftechnik (WP-02) oder aus dem Bereich Wirtschaftsforschung (WP-03) führende Rollen in den einzelnen Arbeitspaketen ein.

Ergebnisse

In der Folge werden die wesentlichen Inhalte und Ergebnisse der 3 Arbeitspakete von SolPol-1 in kompakter Form dargestellt. Dabei wird teilweise Bezug genommen auf die Bedeutung der erzielten Ergebnisse für das Projekt SolPol-2 (Werkstoffentwicklungen und Entwicklung gepumpter solarthermischer Kollektorsysteme) sowie den zwischenzeitlich eingereichten und derzeit im Vertragsverhandlungsstadium befindlichen Forschungsantrag SolPol-4/5 (siehe dazu auch Kapitel 3 und 4).

WP-01:      Leistungsanforderungen an Polymerwerkstoffe in solarthermischen Systemen

Eine zentrale Voraussetzung zum Einsatz von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Kollektoren ist die genaue Kenntnis der Leistungsanforderungen sowohl auf der Komponenten- als auch der Werkstoff-Ebene. Zur Berücksichtigung weltweit unterschiedlicher klimatischer Bedingungen wurden in WP-01 zunächst in einem ersten Schritt fünf Referenzstandorte, repräsentativ für unterschiedliche Klimazonen (kontinental (Graz/A), mediterran (Athen/GR), heiß-trocken (Pretoria/ZA), heiß-feucht (Fortaleza/BR), gemäßigt (Peking/CN)), ausgewählt. Basierend auf Meteonorm-Daten wurden dann die für die Referenzstandorte relevanten klimatischen Kenndaten, die für Kunststoffe bezüglich Eigenschaftsanforderungen und Alterungsverhalten von besonderer Bedeutung sind (Lufttemperaturen, relative Luftfeuchte, globale Einstrahlung), in ihrer Jahresverteilung bzw. aggregiert (als Häufigkeitsverteilung und/oder kumuliert) erfasst (s. Abb. 2). In weiterer Folge wurden dann jeweils für die fünf Klimazonen marktkonforme, solarthermische Referenzsysteme definiert, um daraus durch Modellierung und Simulation anhand vorgegebener Kunststoff-Kollektorkennlinien die tatsächlich auftretenden Komponenten- und Werkstoff-Belastungsprofile abzuleiten (Kaiser et al., 2013a; Kaiser et al., 2013b).

Abgestimmt auf die fünf Referenzstandorte wurden insgesamt 13 unterschiedliche marktübliche Solarsysteme im Bereich Warmwasserbereitung im Ein- und Mehrfamilienhaus (WW-EFH und WW-MFH) sowie mit Heizungsunterstützung im Einfamilienhaus (Kombi-EFH) als Referenzsysteme berechnungsmäßig erfasst, sowie insgesamt 35 Kollektorsysteme mit Kunststoffkollektoren ohne und mit Überhitzungsschutz (ÜS) mit äquivalentem Deckungsgrad zu den Referenzsystemen. Die dabei erzielten Ergebnisse bilden zusammen mit detaillierten Kollektorsimulationen unter Berücksichtigung zusätzlicher geometrischer Gegebenheiten im Rahmen von SolPol-2 entweder die Vorgaben für die gezielte Werkstoffvorauswahl aus Materialdatenbanken oder für weitere werkstoffliche Entwicklungen ebenfalls als Teil von SolPol-2.

Zur übersichtlichen Darstellung und Handhabung der Belastungsprofile auf der Kollektor-Komponentenebene (mit Schwerpunkt Kunststoffabsorber) wurden einfach nutzbare Matrixdarstellungen mit überlagerten Tempera­tur/Druck-Beanspruchungsdaten ausgearbeitet (s. Tabelle 2). Zur Übersetzung der Druckstatistiken in konkrete Anforderungen an die Materialeigenschaften ist darüber hinaus die Kenntnis der Geometrie des Absorbers von zentraler Bedeutung. In den Kollektorarbeitspaketen von SolPol-2 werden die in SolPol-1/WP-01 implementierten Modellierungswerkzeuge sowohl für die Bestimmung von Temperaturbelastungen als auch zur Ableitung von mechanischen Belastungen intensiv genutzt.

Beispielhaft angeführt sind nachfolgend die Eigenschaftsanforderungen für einen Absorber-Kunststoff eines Niederdruck-Drainback-Systems im kontinentalen Klima (Referenzstandort Graz) für eine Einsatzdauer von 20 Jahren:

• solare Absorption: 93-95 %
• höchste Temperaturbeanspruchung (thermische Stabilität): 160 °C
• niedrigste Temperaturbeanspruchung: -30 °C
• thermische Langzeit-Stabilität in Wasser/Glykol: >9000 h/95 °C
• thermische Stabilität in Luft/Wasserdampf: >3500 h bei 100-125 °C; >4500 h bei 125-150 °C; >1000 h bei 150-175 °C

Die Ergebnisse dieser systembezogenen Untersuchungen, lassen sich bezogen auf Absorber-Materialien unter Berücksichtigung der werkstofflichen und ökonomischen Ergebnisse und Schlussfolgerungen im Zusammenhang mit den Arbeitspaketen WP-02 und WP-03 von SolPol-1 kurz wie folgt zusammenfassen (s. Abb. 3). Für kosten- und leistungsoptimierte, überhitzungsgeschützte Kollektoren, wie z.B. dem eigentemperatursichern Kollektortyp im Arbeitspaket AP-01 von SolPol-2, sind im Vergleich zu derzeit kommerziell verfügbaren Polyolefinen thermoplastisch (weiter)-verarbeitbare PE- und PP-Typen mit einer um etwa 10-15 K höheren thermischen Dauerstabilität unter Medieneinwirkung (95 °C, Wasser bzw. Wasser/Glykol) erforderlich. Entsprechende Werkstoffentwicklungen sind daher auch Gegenstand der Arbeitspakete AP-04 und AP-05 von SolPol-2. Andererseits gilt für potentielle Absorber-Kunststoffe eines Niederdruck-Drainback-Systems im kontinentalen Klima mit Stagnationstemperaturen bis zu 160 °C (z.B. PPS mit Verweis auf obiges Beispiel zu Eigenschafts­anforderungen), dass die für diese Leistungsklasse typischen Werkstoffpreise von 10 Euro/kg und mehr zumindest zu halbieren sind. Bei geringfügiger Verschlechterung der Kollektorwirkungsgradlinie zur Limitierung der Stagnationstemperaturen auf etwa 135 °C kommen auch kostengünstigere technische Kunststoffe wie spezielle CHO- und CHON-Polymere in die engere Materialauswahl. Gleichzeitig ist in allen Fällen eine adäquate und qualitativ hochwertige Verarbeitbarkeit zu großflächigen Halbzeugen/Produkten zu gewährleisten. Derartige Problemstellungen sind u.a. Gegenstand der Arbeitspakete AP-01 bis AP-03 in SolPol-2.

WP-02:      Zeitraffende Charakterisierungsmethoden für Polymerwerkstoffe für solarthermische Komponenten in Kontakt mit Wasser und Luft

In WP-02 wurden nach eingehender Recherche und Bewertung der technisch-wissenschaftlichen Fachliteratur (z.B. Gijsman, 1994; Schröder et al., 2008; Kahlen et al., 2012; Mantell und Davidson, 2012) zwei Konzepte zur beschleunigten Alterungsprüfung von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Systemen umgesetzt, die auf den Prinzipien der Miniaturisierung von Prüfkörpern und der Konzentrierung von alterungsrelevanten Umgebungsmedien (Sauerstoff) basieren. Als Alterungsindikatoren wurden einerseits mechanische Eigenschaften und deren Veränderung mit die Auslagerzeit herangezogen. Andererseits wurden neuartige nasschemische und kontaktlose Analysemethoden zur Beschreibung von molekularen Alterungseffekten (Stabilisatorgehalt und Stabilisatorabbauprodukt) aufgebaut und auf ausgewählte Modellwerkstoffe für Liner von Wärmespeichern und Solarabsorber angewendet.

Das Konzept der Miniaturisierung basiert auf Mikro-Prüfkörpern mit erhöhtem Oberfläche/Volumen-Verhältnis, die aus Halbzeugen und Bauteilen entnommen werden können (Wallner et al., 2013). Für die reproduzierbare Fertigung von Mikro-Prüfkörpern mit Dicken zwischen 50 und 500 µm wurden Werkzeuge und automatisierte Bearbeitungsverfahren für Plattenhalbzeuge entwickelt, konstruiert, und implementiert (s. Abb. 4). Um das Potenzial der Miniaturisierung voll auszuschöpfen wurden neuartige Vorrichtungen zur Exposition von Mikro-Prüfkörpern in anwendungsrelevanten Umgebungsmedien (Luft oder Wärmeträgermedien) bei erhöhter Temperatur konzipiert, optimiert und umgesetzt. Für die Positionierung der Prüfkörper wurden Haltevorrichtungen und Lehren für die reproduzierbare Bestückung und Entnahme konstruiert und gebaut. Zudem wurden für Standardwärmeschränke angepasste Druckbehälter mit entsprechenden Dichtungselementen und Schnellverschlüssen für die Lagerung von Mikro- und Standardprüfkörpern in flüssigen Umgebungsmedien konstruiert und gefertigt. Für die Auslegung der Druckbehälter wurden Simulationswerkzeuge für die Temperatur-, Füllstands- und Medien-abhängige Druckentwicklung entwickelt.

Beim Konzept der Konzentrierung wurde der Ansatz der gezielten Anreichung von Sauerstoff in Luft oder im Wärmeträger verfolgt. Dazu wurden unterschiedliche Konzepte für Hochdruckbehälter (Autoklaven) recherchiert (Schröder et al., 2002 und 2008; Li und Hsuan, 2004), erstellt und bewertet. Das ursprünglich favorisierte Konzept der Temperierung der Autoklaven in Wärmeschränken wurde aus Sicherheitsgründen verworfen. Anstatt dessen wurden Behälter mit direkter Temperierung (über Heizmanschetten) bevorzugt (s. Abb. 5). Aus Kostengründen wurden Möglichkeiten für externe Untersuchungen und Kooperationen mit Partnerinstituten ausgelotet und für die Durchführung der beschleunigten Alterungsversuche unter Sauerstoffhochdruck eine Forschungszusammenarbeit mit der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM, Berlin, Deutschland) etabliert.

Für die Beschreibung des Alterungsverhaltens und die Charakterisierung von Standard- und Mikroprüfkörpern wurden konventionelle Prüfmethoden (Zugversuch, dynamische Differenzkalorimetrie, Infrarot-Spektroskopie) implementiert und neuartige Analysemethoden (Photolumineszenzspektroskopie, Flüssigkeitschromatographie mit gekoppelten Detektionsverfahren) entwickelt und angewendet (Beissmann et al., 2013a und 2013b; Grabmayer et al., 2014). Auf dem Gebiet der Photolumineszenzspektroskopie wurde eine wissenschaftliche Zusammenarbeit mit der Humboldt-Universität Berlin etabliert. Für die nasschemische qualitative und quantitative Analyse von Stabilisatoren und deren Abbauprodukten wurden Probenaufbereitungsmethoden, Trennverfahren und UV-spektroskopische sowie massenspektrometrische Detektionsmethoden aufgebaut.

Für 5 unpigmentierte Polyolefin-Modellwerkstoffe für Liner von Wärmespeichern und ein polyolefinisches Solarabsorbermaterial wurde bei Alterung an Luft und in Wasser oder Wasser/Glykol-Gemischen gezeigt, dass abhängig vom Werkstoff mit den Ansätzen der Miniaturisierung und der Konzentrierung eine signifikante Beschleunigung der Alterungsprüfungen möglich ist. Aufgrund des ausgezeichneten Alterungsverhaltens der ausgewählten Modellwerkstoffe kam es bei Standard- und Mikro-Prüfkörpern nur bei im Vergleich zur maximalen Anwendungstemperatur von 95 °C erhöhten Alterungsprüftemperaturen von 115 und 135 °C zum globalen Versagen der Prüfkörper innerhalb der maximalen Prüfdauer von bis zu 2 Jahren. Im Gegensatz zu den korrelierenden Alterungsindikatoren (Zeit bis zur Versprödung gemessen im Zugversuch und Anstieg des Carbonylindexes aus der Infrarot-Spektroskopie) erlaubten die Kennwerte Oxidationstemperatur, Stabilisatorgehalt und Lumineszenzintensität Aussagen über werkstoffliche Veränderungen in der Induktionsperiode der Alterung, in der die Gebrauchseigenschaften noch nicht signifikant beeinflusst werden. Während die Oxidationstemperatur und der Reststabilisatorgehalt abhängig vom Stabilisierungssystem eine gute Übereinstimmung zeigten (Grabmayer et al., 2014; Povacz et al., 2014), stellte sich die Lumineszenzintensität als ein Alterungsindikator heraus, der insbesondere auf molekulare Veränderungen der Polymerstruktur anspricht und nur indirekt von der Stabilisierung beeinflusst wird (Grabmayer et al., 2014).

Beim Konzept der Miniaturisierung wurde bei Alterung an Luft und 135 °C ein maximaler Beschleunigungsfaktor von lediglich 2 für um den Faktor 40 dünnere Prüfkörper abgeleitet (s. Abb. 6; Wallner et al., 2013). Die Beschleunigung war signifikant abhängig vom Werkstoff und war insbesondere für Ruß-gefüllte Solarabsorberwerkstoffe deutlich geringer. Eine abgesicherte Lebensdauervorhersage bei maximalen Anwendungstemperaturen von bis zu 95 °C (in Wärmespeichern und Solarabsorbern in überhitzungsgeschützten Kollektoren) war nicht möglich, da es bei 115 und insbesondere 95 °C zu keinem Versagen der Prüfkörper kam. Im Gegensatz dazu wurden mit dem Konzept der Konzentrierung (Erhöhung des Sauerstoffpartialdruckes bei der Prüfkörperauslagerung) deutlich höhere Beschleunigungsfaktoren (größer 10) erzielt. Aufgrund eines nicht-linearen Zusammenhangs zwischen Versprödungszeit und Sauerstoffpartialdruck (insbesondere bei Sauerstoffpartialdrücken zwischen 0,2 und 10 bar (s. Abb. 6)) und der Tatsache, dass es bei Exposition von Mikro- und Standardprüfkörpern bei 95 °C zu keinem Versagen kam, sind auch beim Konzept der Konzentrierung weiterführende Untersuchungen zur Etablierung von abgesicherten Lebensdauervorsagemodellen unerlässlich.

WP-03:      Nationale und europäische Perspektiven für thermische Kollektorsysteme aus Kunststoff – Marktpotential, CO₂-Reduktionspotentiale und volkswirtschaftliche Auswirkungen

Im Rahmen von WP-03 wurden kontinuierlich einerseits die weltweit bereits laufenden Entwicklungen zum Einsatz von Polymerwerkstoffen in solarthermischen Kollektoren recherchiert, andererseits wurde im Rahmen einer internationalen Umfrage bei Kollektorherstellern eine Potentialabschätzung zum Kunststoffeinsatz durchgeführt. Die in vorangegangenen Berichtszeiträumen vorgenommenen Kostenanalysen bei Kollektoren wurden mit neueren Daten aus dem Weltmarkt ergänzt. Des Weiteren wurden die derzeitigen Wärmegestehungskosten der Solarthermie mit jenen anderer Technologien gegenübergestellt. Insbesondere wurde eine von Deutschland ausgehende neue Variante der kombinierten Nutzung der Photovoltaik mit Wärmepumpe in die Betrachtungen mit aufgenommen. Als Gesamtergebnis zeichnet sich ab, dass die Ziel-Systemkosten für ein kunststoffbasierendes Kollektorsystem wie folgt liegen sollten: maximal 500 Euro pro m² für gepumpte Systeme (Kosten derzeitiger Systeme ca. 800-1000 Euro); unter Berücksichtigung der weiteren Kostenreduzierung in der Photovoltaik sollten die künftigen Wärmegestehungskosten für Kunststoffkollektorsysteme in Europa bei unter 6 Cent/kWh liegen. Für diese Zielkosten wurden entsprechende Vorgaben für die maximalen Materialkosten bei Kunststoffen abgeleitet. Diese liegen bei max. 6 Euro/kg, wobei derzeitige Hochtemperaturkunststoffe in der Regel bei 10 Euro/kg und darüber liegen. Dennoch haben diese Kostenanalysen in den Gesprächen mit Materialherstellern bereits zu potenziellen Lösungsansätzen geführt, die diese Zielkostenpreise für machbar erscheinen lassen. Damit wurden wichtige Voraussetzungen für die Entwicklungen in SolPol-2 geschaffen.

Der Schwerpunkt der Arbeiten in WP-03 lag in der Analyse potentieller, langfristiger Entwicklungspfade eines forcierten Ausbaues der Solarthermie in Österreich und der EU 27. Ausgehend von Solarthermie-Szenarien der European Solar Thermal Industry Federation (Weiss und Biermayr, 2009), die wiederum auf ursprünglich von Weiss und Biermayr abgeschätzten unterschiedlichen potentiellen Entwicklungspfaden basieren und mit 2006 beginnen (Weiss und Biermayr, 2008), wurden zunächst unter Berücksichtigung der tatsächlichen Solarthermie-Marktentwicklung bis inklusive 2012, neue Szenarien sowohl für Österreich als auch die EU 27 als mögliche Entwicklungspfade definiert. Während das „Business-as-Usual (BAU)“-Szenarium von ESTIF als wahrscheinlicher/möglicher Entwicklungspfad ohne die Markteinführung neuartige Kunststoff-Kollektorsysteme beibehalten wurde, wurden zwei neue Szenarien als „Lower Bound (LB)“- und „Upper Bound (UB)“ mit Berücksichtigung neuartige Kunststoff-Kollektorsysteme definiert (jeweils für Österreich und EU 27; s. Abb. 7 und 8). Wichtige Annahmen dafür waren wie folgt:

• Zum aktuellen Zeitpunkt sind ESTIF-Szenarien mit der Bezeichnung AMD (Advanced Market Deployment) und RDP (Research, Development and Policy) um jeweils etwa 10-15 Jahre auf der Zeitachse in Richtung künftiger Zeiten zu verschieben.
• Bis 2050 sollten die neuen LB- und UB-Szenarien wieder mit den ESTIF-Szenarien AMD und RDP zusammen fallen.
• Aus den beiden vorangehenden Punkten leiten sich für die Kunststoff-getriebenen LB- und UB-Szenarien deutlich höhere (2-stellige!) Wachstumsraten insbesondere im Zeitraum 2020-2040 ab, die in eine kontinuierliche funktionale Form überführt wurden um weitere Szenarien-Berechnungen vereinfacht durchführen zu können.

Für die weiteren Berechnungen wurden zunächst insgesamt 6 „repräsentative“ Kollektor-Typen inkl. deren charakteristische Leistungsmerkmale wie folgt definiert:

• 2 Referenz-Kollektoren gemäß dem Stand der Technik

–       Selective Flat Plate Kollektor (SFP)

–       Thermosyphon Kollektor (TS)

• 4 Kunststoff-Kollektoren die dem Fokus der F&E-Arbeiten von SolPol-2 bzw. SolPol-4/5 entsprechen

–       High-Performance Polymer Collector (KST-HP)

–       Medium-Performance Polymer Collector (KST-MP)

–       Large Area Film Polymer Collector (KST-LAF)

–       Polymer Thermosiphon Collector (KST-MP)

Für die neu definierten (adaptierten) LB- und UB-Szenarien wurden dann unter geeigneten Annahmen der Marktverfügbarkeit und Marktdiffusion der obigen Kunststoff-Kollektorvarianten bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Entwicklungen für den Niedertemperatur-Wärmebedarf für Österreich und die EU 27 im Zeitraum bis 2050 folgende Daten ermittelt:

• Anteil der Solarthermie am Niedertemperatur-Wärmebedarf (gesamt)
• Installierte Kollektorfläche und Kapazität (gesamt)
• Anteil der Kunststoff-Kollektoren
• Auswirkungen auf CO₂-Emissionen

Aus den Solarthermie-Szenarien für Kunststoffkollektoren für Österreich wurden schließlich noch volkswirtschaftliche Parameter und Folgewirkungen abgeleitet wie die jährlich anfallenden Investitionskosten, sowie die sonstigen Wertschöpfungs- und Beschäftigungswirkungen.

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• SolPol-1-Publizierbarer-Endbericht.pdf