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Roadmap "Solarwärme 2025"

Eine Technologie- und Marktanalyse mit Handlungsempfehlungen

Ambitionierte politische Vorhaben und Zielsetzungen hinsichtlich einer „Low-Carbon Economy“ oder einer „Low-Carbon-Society“ existieren sowohl auf europäischer als auch auf weltweiter Ebene. Tatsächlich musste aber festgestellt werden, dass weltweit und somit auch in Europa die Reduktion von Treibhausgasemissionen gegenüber der Verfügbarkeit von kostengünstiger Energie an Bedeutung verloren hat. Da kurz- bis mittelfristig nicht von einer Änderung dieser Entwicklung auszugehen ist, muss sich ein zukünftiges Energiesystem neben geringen Schadstoffemissionen und einer verbesserten Versorgungssicherheit insbesondere durch gesellschaftliche Akzeptanz sowie geringe Kosten auszeichnen.

Neben anderen dezentral einsetzbaren erneuerbaren Energieträgern (z.B. Photovoltaik, Umgebungswärme, Biomasse), können hier insbesondere solarthermische Anlagen einen erheblichen Beitrag zu einem zukunftsfähigen Energiesystem leisten. Auch wenn Strom sowohl in der politischen als auch in der öffentlichen Debatte stets im Vordergrund steht, entfällt mit rund 20% Anteil am österreichischen Endenergiebedarf ein nur vergleichsweise kleiner Anteil auf elektrische Energieverbraucher. Den weitaus größeren Teil macht hier der Anteil der Wärmeverbraucher aus und mit rund 46% des gesamten österreichischen Enden­ergiebedarfs (Jahr 2011) insbesondere der Niedertemperaturwärmebedarf auf Temperatur­niveaus <250°C (120,1 TWh) [1]. Die teilweise Erschließung dieses Potenzials durch Solarwärme ist aus technologischer Sicht bereits heute möglich. Für eine verstärkte Erschließung bedarf es aber erheblicher technologischer Weiterentwicklungen und der Reduktion der Endkundenpreise.

Mit Ende des Jahres 2012 waren weltweit 384,7 Millionen m² Kollektorfläche installiert, was einer Leistung von 269,3 GW_th entspricht. Die weltweit absolut größten installierten Leistungen an Flachkollektoren und Vakuumröhrenkollektoren befinden sich mit Ende 2012 in China (180,4 GW_th), Deutschland (11,4 GW_th) und der Türkei (10,8 GW_th). Im Vergleich hierzu erreichte Österreich mit Stand 2012 eine installierte Leistung von rund 3,5 GW_th und liegt an 8. Stelle. Bezieht man die installierte Leistung auf die Einwohnerzahl (Leistung pro 1.000 Einwohner), weisen Zypern (546 kW_th), Israel (382 kW_th) und Österreich die höchste Solaranlagendichte auf. Bereits an 3. Stelle liegt Österreich mit 372,1 kW_th pro 1.000 Einwohner [2].

Diese lange und erfolgreiche Tradition der Solarwärmenutzung in Österreich hat zu einer sehr guten internationalen Positionierung österreichischer Unternehmen geführt, wie ein Exportanteil an den im Jahr 2013 in Österreich produzierten Kollektoren (945.118 m²) von rund 81% demonstriert (siehe Abbildung 1). Der Branchenumsatz betrug im Jahr 2013 293 Mio. Euro und ermöglichte durch primäre Arbeitsplatzeffekte rund 2.900 Vollzeitarbeitsplätze. Insgesamt konnte durch die im Jahr 2013 insgesamt in Betrieb befindlichen Solaranlagen eine Vermeidung von knapp 441.160 Tonnen CO_2äqu erreicht werden.

Abbildung 1: Kollektorproduktionszahlen (Flach- und Vakuumröhrenkollektoren) dargestellt mit der Entwicklung von Export, Import, Heimmarkt und Lagerbestand. Datenquelle: Biermayr et al., 2014 [3]; eigene Darstellung

Trotz der vorliegenden Potenziale und trotz sehr erfolgreicher Jahre für die Solarwärmebranche (insbesondere 1990 bis 2008) ist das durchschnittliche jährliche Marktvolumen für Neuinstallationen im Wirtschaftsraum Europa (EU 27) und auch in Österreich seit vier Jahren rückläufig, während die durchschnittlichen weltweiten Wachstumsraten der letzten zehn Jahre rund 20% betrugen. Dieser, nicht ausschließlich, aber zu guten Teilen durch die Wirtschaftskrise und dem Photovoltaik-Hype erklärbare Installationsrückgang, hat mittlerweile auch dazu geführt, dass die gesamte europäische Branche unter gehörigem wirtschaftlichen Druck steht. Erhöhter Wettbewerb unter den erneuerbaren Energieträgern sowie grundsätzlich geänderte Rahmenbedingungen in der gesamten Energiebranche haben weiters zur Verschärfung der Situation beigetragen.

Vor diesem Hintergrund stellen sich aus der Sicht der Solarwärmebranche für Österreich drei konkrete Fragestellungen:

• Wie können die zuletzt zweistelligen Rückgänge (in Prozent) bei den jährlichen Neuinstallationen abgefedert und möglichst rasch eine Trendumkehr herbeigeführt werden (zeitliche Perspektive 2014 bis 2025)?
• Was können konkrete Maßnahmen für die Trendumkehr sein und welche Gruppe von Akteuren betrifft die Umsetzung?
• Was sind die möglichen Beiträge von Solarwärme auf dem Weg in ein zuvor beschriebenes zukunftsfähiges Energiesystem bzw. in eine „Low-Carbon-Economy“ (zeitliche Perspektive 2025 bis 2050)?

Um Antworten auf diese Fragestellungen zu finden, wurden, basierend auf den aktuell vorherrschenden Rahmenbedingungen und den Detailanalysen der Marktsituation, in Abstimmung bzw. intensivem Austausch mit der österreichischen Solarwärmebranche und einer Vielzahl weiterer wichtiger Akteure in der Energiebranche drei mögliche Entwicklungsszenarien, die sich deutlich in den jeweiligen Aktivitätsintensitäten bzw. der Entwicklung externer Faktoren unterscheiden, skizziert:

• Szenario „Business as Usual“
  Dieses Szenario steht für eine Beibehaltung der bisherigen Methoden, Modelle, Instrumente und Aktivitätsintensitäten ohne Erreichung von relevanten technologischen Entwicklungen und ohne nennenswerte Kostenreduktionen für den Endkunden. Die Marktangebote reduzieren sich bis 2025 praktisch auf das private Segment der Ein- und Zweifamilienhäuser.
• Szenario „Forcierte Aktivitäten“
  Dieses Szenario geht im Vergleich zum Szenario „Business as Usual“ von erheblich gesteigerten Aktivitäten auf unterschiedlichen Ebenen (Branche, öffentliche Hand, Forschung & Entwicklung) aus, welche die aktuellen Erfordernisse der Technologie gezielt adressieren. Relevante technologische Entwicklungen steigern die Wettbewerbsfähigkeit mit anderen Wärmetechnologien enorm und können in Verbindung mit angepassten Aktivitäten (Geschäftsmodelle, Markteinführungs­programme, etc.) den verschiedenen Zielgruppen (Kleinanlagen im privaten Bereich als auch gewerblich genutzte Großanlagen) zugänglich gemacht werden.
• Szenario „Ambitionierte Aktivitäten“
  Dieses Szenario setzt im Vergleich zum Szenario „Forcierte Aktivitäten“ noch deutlich gesteigerte Aktivitäten auf unterschiedlichen Ebenen voraus. Neben durch­schlagenden Erfolgen im Bereich der Technologieentwicklung (Kostenreduktion um bis zu 60% bei Kleinanlagen bzw. 40% bei Großanlagen, saisonale thermische Energiespeicher mit hohen Energiedichten sind kostengünstig verfügbar, Solarwärme ist integraler Bestandteil multifunktionaler Gebäudebauteile etc.) und dem Einsatz neuer Geschäftsmodelle unterstützt eine von der Politik verabschiedete, ambitionierte österreichische Energiestrategie die Branchenangebote in allen Anwendungs­bereichen.

In einem nächsten Schritt wurden vier Handlungsfelder („Branchenaktivitäten“, „Forschung & Entwicklung“, „Rahmenbedingungen“, „Begleitmaßnahmen“) definiert und deren Zusammen­spiel in entsprechenden Intensitäten den drei Entwicklungsszenarien überlagert (siehe Abbildung 2). Konkret wurden in intensivem Austausch mit der Solarwärmebranche über 100 einzelne Maßnahmen zur Stärkung und Entwicklung der Technologie identifiziert bzw. vorgeschlagen. Von zentraler Bedeutung erwiesen sich dabei Aktivitäten zur Reduktion der Abhängigkeit von externen Faktoren bei der Markteinführung, insbesondere durch konsequente Kostenreduktion (bis 2025 bei Kleinanlagen in einem Ausmaß von bis zu 60% bzw. bei Großanlagen in einem Ausmaß von bis zu 40%) und Verbesserung der Zielgruppenakzeptanz. Zielgerichtete Standardisierungsarbeiten, spezifische Forschungs­arbeiten, neue Vertriebs- und Geschäftsmodelle als auch angepasste Förderinstrumente wurden hier als essentiell identifiziert.

Abbildung 2: Maßnahmengruppen in definierten Handlungsfeldern. Hinter diesen vier Maßnahmengruppen stehen über 100 einzelne Detailmaßnahmen, die in der Roadmap "Solarwärme 2025" identifiziert wurden.

An welches der drei Szenarien man sich schlussendlich in der Realität annähert, wird in zentraler Form auch davon abhängen, wie gut es gelingt, Schwerpunkte aus dem breiten Portfolio zielgerichteter Begleitmaßnahmen umzusetzen und gleichzeitig günstige Rahmenbedingungen für eine Marktimplementierung zu schaffen. Ein weiterer entscheidender Aspekt bei der zukünftigen Entwicklung der Technologie wird sein, inwieweit die Solarwärmebranche bereit ist, sich gegenüber anderen Technologien und Branchen in Form von proaktiven Partnerschaften und Netzwerken aus Gründen der bestmöglichen Synergienutzung zu öffnen. Neben erheblichen Aktivitätssteigerungen innerhalb der Branche bedarf es aber auch vieler Maßnahmen und Kooperationen in enger Zusammenarbeit mit Ministerien, Ländern, Gemeinden, Forschungseinrichtungen und anderen Stakeholdern.

Abbildung 3 zeigt hierzu die mögliche Wirkung der drei definierten Szenarien anhand der Entwicklung der jährlich installierten Kollektorfläche bis 2025.

Abbildung 3: Mögliche Wirkung der definierten Szenarien dargestellt anhand der jährlich installierten Kollektorfläche bis 2025. (Basisdaten aus Biermayer et al., 2014 [3]; eigene Berechnungen)

Abbildung 4 zeigt in zusammenfassender und vergleichender Form (mit dem Jahr 2012) die mögliche Wirkung der drei definierten Szenarien anhand der 2025 in Betrieb befindlichen Kollektorfläche, der solarthermisch erzeugten Wärme, der vermiedenen CO₂-Emissionen, der erzielten Umsätze und der Vollzeitarbeitsplätze.

Abbildung 4: Übersicht über in Betrieb befindliche Kollektorfläche, solarthermische produzierte Wärme, CO₂-Substitution, Umsatz und Vollzeitarbeitsplätze (VZÄ) in drei Szenarien (Basisdaten aus Biermayer et al., 2013 [4]; eigene Berechnungen)

Vergleicht man den Umsetzungsstand (Bezugszeitpunkt Ende 2012) mit dem Szenario „Business as Usual“ wird deutlich, dass die insgesamt in Betrieb befindliche Kollektorfläche bei knapp 5 Mio. m² Kollektorfläche stagnieren wird. Die jährlich installierte Kollektorfläche entwickelt sich rückläufig (auf rund 122.000 m² Kollektorfläche im Jahr 2025) und auch der erzielte Umsatz durch Solarwärmeanlagen reduziert sich erheblich.

Gelingt es, eine Marktentwicklung in Anlehnung an das Szenario „Forcierte Aktivitäten“ zu erreichen, beträgt die im Jahr 2025 installierte Kollektorfläche rund 441.000 m² Kollektorfläche, was im Vergleich zum Jahr 2012 mehr als eine Verdopplung bedeutet. Die insgesamt in Betrieb befindliche Kollektorfläche macht rund 6,6 Mio. m² Kollektorfläche aus. Der erzielte Umsatz steigt von rund 345 Mio. Euro in 2012 auf rund 600 Mio. Euro in 2025 bei gleichzeitigem Anstieg der geschaffenen Vollzeitarbeitsplätze von 3.400 auf rund 6.100.

Kann eine Marktentwicklung in Anlehnung an das Szenario „Ambitionierte Aktivitäten“ erreicht werden, beträgt die im Jahr 2025 installierte Kollektorfläche rund 822.000 m² Kollektorfläche, was im Vergleich zum Jahr 2012 rund eine Vervierfachung bedeutet. Die insgesamt in Betrieb befindliche Kollektorfläche macht in diesem Szenario in 2025 etwa rund 8,2 Mio. m² Kollektorfläche aus. Der erzielte Umsatz steigt von rund 345 Mio Euro im Jahr 2012 auf rund 990 Mio. Euro im Jahr 2025 bei gleichzeitigem Anstieg der geschaffenen Vollzeitarbeitsplätze von 3.400 auf rund 10.200.

Wird die Wirkung der drei definierten Szenarien bis zum Jahr 2050 weitergeführt, ergeben sich in Abhängigkeit der zugrunde liegenden Entwicklung des österreichischen Nieder­temperaturwärmebedarfs (zwei mögliche Entwicklungen wurden behandelt) unterschiedliche solare Deckungsgrade. Konkret bedeutet das aufgrund der erstellten Prognosen und Abschätzungen für das Jahr 2050 in Verbindung mit der hier dargestellten Entwicklung des Niedertemperaturwärmebedarfs solare Deckungsgrade von 1,5% bis 2% im Szenario „Business as Usual“, 9,1% bis 12,1% im Szenario „Forcierte Aktivitäten“ und 14,4% bis 20,3% im Szenario „Ambitionierte Aktivitäten“.

Die Ergebnisse dieser gegenständlichen Roadmap „Solarwärme 2025“ zeigen deutlich, dass neue Wege und Ansätze in Verbindung mit einem ambitionierten Schulterschluss zwischen Solarwärmebranche, öffentlicher Hand, Forschung & Entwicklung sowie anderen Stake­holdern nicht nur eine Trendwende bei der jährlich installierten Kollektorfläche möglich machen, sondern Solarwärme auch eine wichtige Rolle in einer zukünftigen „Low-Carbon Economy“ mit hoher regionaler Wertschöpfung zukommt.

Downloadmöglichkeit der Roadmap „Solarwärme 2025“ unter: http://www.nachhaltigwirtschaften.at/iea_pdf/1442_roadmap_
solarwaerme_2025.pdf
Die Finanzierung der Roadmap-Erstellung erfolgte durch das Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, das Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt- und Wasserwirtschaft, das Bundesministerium für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft sowie dem Verband Austria Solar.

Literatur:

1. Statistik Austria, 2013
   Nutzenergieanalyse (NEA) für Österreich 1993 – 2011, Stand 28.05.2013, Wien, Österreich, 2013
2. Mauthner et al, 2014
   Franz Mauthner, Werner Weiß: Solar heat worldwide: Markets and Contribution to the Energy supply 2012, Edition 2014, IEA Solar Heating & Cooling Programme, AEE INTEC, Gleisdorf, Österreich, 2014
3. Biermayer et al., 2014
   Peter Biermayr, Manuela Eberl, Monika Enigl, Hubert Fechner, Christa Kristöfel, Kurt Leonhartsberger, Florian Mahringer, Stefan Moidl, Christoph Strasser, Werner Weiß, Manfred Wörgetter: Innovative Energietechnologien in Österreich – Marktentwicklung 2013, Berichte aus Energie und Umweltforschung, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Wien, Mai 2014.
4. Biermayer et al., 2013
   Peter Biermayr, Manuela Eberl, Rita Ehrig, Hubert Fechner, Christa Kristöfel, Kurt Leonhartsberger, Stefania Martelli, Christoph Strasser, Werner Weiß, Manfred Wörgetter: Innovative Energietechnologien in Österreich – Marktentwicklung 2013, Berichte aus Energie und Umweltforschung, Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Wien, Mai 2013.

Autorenbeschreibung

Prok. Ing.Christian Fink ist Leiter des Bereichs Solarthermische Komponenten und Systeme von AEE INTEC (Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!).

DI Dieter Preiss ist Mitarbeiter des Bereichs Solarthermische Komponenten und Systeme von AEE INTEC.