Ein Werkstoff für alle Bereiche Kupfer in der Solarthermie

Zwischen 975 und 1275 kWh Sonnenenergie stehen in Deutschland pro Quadratmeter und Jahr zur Verfügung. Das entspricht – so der Bundesverband Solarwirtschaft e.V. – dem Energieinhalt von 230 bis 310 kg Brennholz, 180 bis 235 kg Braunkohlenbriketts, 95 bis 120 m3 Erdgas oder 95 bis 120 l Heizöl. Das hieraus resultierende Potenzial bei der Nutzung allein der Solarthermie zur Warmwasserbereitung und Raumwärmeerzeugung ist bei Weitem noch nicht ausgereizt, bisher trägt die Sonnenenergie nur zu weniger als 1 % zur Deckung des Wärmebedarfs in Deutschland bei.
Immerhin wurden 2009 in Deutschland bereits rund 5,7 TWh Wärmeenergie mit thermischen Solaranlagen gewonnen und damit etwa 1,2 Mio. Tonnen CO2-Ausstoß vermieden. Angesichts der Energieprognosen, die aufgrund des wachsenden Energiehungers der Welt von weiterhin steigenden Verbraucherpreisen für Erdgas, Heizöl und Strom ausgehen, wird es immer mehr gute Gründe für die Nutzung der Solarwärme geben. Hinzu kommt, dass sich mit der Solaranlage auf dem Dach ein nachhaltiger Beitrag zum Klimaschutz leisten lässt.
Interessant ist die Investition auch für Vermieter von Mehrfamilienhäusern. Sie haben nach Installation einer Solarthermieanlage das Recht, die jährliche Kaltmiete um maximal 11% der Anschaffungskosten zu erhöhen. Mieter sparen durch das solar erzeugte Warmwasser bzw. solare Raumwärme Heizkosten. Zudem verbessert die Nutzung von Solarwärme den Energieausweis eines Gebäudes, was für die Wertermittlung zunehmend wichtig ist. Zudem gibt es nach wie vor – auch nach dem Stopp der staatlichen Förderung aus dem Marktanreizprogramms der Bundesregierung – attraktive Fördermittel für die Solarthermie, denn auch die Bundesländer sowie Kommunen und Energieversorger bieten verschiedenste Programme.

Marktsituation für thermische Solaranlagen
Mit rund 210 000 neuen Anlagen bzw. 2,1 Mio. m² neu installierter Kollektorfläche war 2008 bisher das Rekordjahr für die deutsche Solarthermiebranche. Insgesamt wurde ein Umsatz von ca. 1,7 Mrd. Euro erzielt. Dem Boomjahr folgte zwar 2009 ein Rückgang um rund ein Viertel, dennoch leisten bereits etwa 13 Mio. m² Kollektorfläche hierzulande ihren Anteil vor allem zur Brauchwassererwärmung. Zunehmend gefragt sind dabei Komplettlösungen, d. h. Solaranlagen mit Heizungsunterstützung. Die Kollektorfläche von solchen Kombianlagen ist zwei- bis dreimal so groß wie bei reinen Warmwassersolaranlagen. Die deutschen Hersteller von Solaranlagen rechnen für 2010 mit einer deutlichen Nachfragebelebung. Mittelfristig prognostiziert der Bundesverband Erneuerbare Energien (BEE) eine Verdreifachung der jährlich installierten Kollektorfläche auf rund 6 Mio. m². Bis 2020 könnte die bundesweit installierte Kollektorfläche auf mehr als 60 Mio. m² wachsen, die solare Wärmeerzeugung bis auf 30 TWh im Jahr gesteigert werden.
Zum guten Image der Solarthermie tragen inzwischen immer mehr „Altanlagen“ bei, die zum Teil bereits seit 20 Jahren oder mehr störungsfrei für warmes Wasser sorgen. Für ihre Besitzer – darunter echte „Solarpioniere“, die zu Zeiten der Installation mitunter noch belächelt wurden – hat sich die Investition durch die eingesparten Brennstoffkosten oft längst gerechnet.


KME Germany versorgt viele Hersteller von Solarkollektoren mit Kupferbändern für die Absorberherstellung.

Kupfer für Langlebigkeit
Zu den „Erfolgsgeheimnissen“ der langlebigen Solartechnik zählt dabei unter anderem der Werkstoff Kupfer, der in den meisten Flach- und Röhrenkollektoren für die Absorberbleche und -rohre zum Einsatz kommt und auch bei der Anbindeleitung zwischen dem Absorber und dem Speicher oder der Heizungsanlage vielfach erste Wahl ist. Mit extremer Witterungs- und Temperaturbeständigkeit sowie erwiesenermaßen hoher Langzeitstabilität ist Kupfer der beste Schutz gegen alterungsbedingte Probleme in Solaranlagen wie z.B. Undichtheiten oder einen nachlassenden Wirkungsgrad durch Korrosionserscheinungen.
Ein zentraler Werkstoffvorteil ist dabei die extreme Temperaturbeständigkeit von Kupfer, die auch bei hohen Temperaturen in einer Solaranlage z.B. bei Stagnation ausreichende Sicherheitsreserven gewährleistet.
Komplettanbieter für alle Kupferbestandteile einer thermischen Solaranlage ist die KME Germany AG & Co. KG. Sie hat mit den Markenkupferrohren „Sanco“ und „Wicu“ nicht nur bedarfsgerechte Installationslösungen für die Anbindeleitungen im Programm, sondern versorgt auch die Hersteller von Solarkollektoren mit den Kupferbändern „Tecstrip solar“ und den Kupferrohren „Tectube solar“ für die Absorberherstellung.

Keine Schwachstellen zulassen
„Potenzielle Schwachstellen sind die Verbindungen zwischen Absorber und Anbindeleitungen, aber auch innerhalb der Kollektoren. Hier ist es gerade im Hinblick auf die Langzeitstabilität ein beruhigendes Gefühl, wenn nur ein Werkstoff verwendet wird. So können – angesichts der extremen Temperaturschwankungen in der Anlage – Materialprobleme durch unterschiedliches Ausdehnungsverhalten der einzelnen Anlagenbestandteile ausgeschlossen werden“, erklärt Ulrich Stahl, Leiter der Technischen Kundenberatung Hausinstallationsrohre bei KME.
„Kupfer als ein ganz besonders gut wärmeleitendes und temperaturbeständiges Metall ist der ideale Werkstoff für alle aktuell und traditionell bekannten Verbindungsverfahren zur Kontaktierung von Solarrohr und Solarband bei der Herstellung von Solarkollektoren. Kupfer ist ideal für das sehr anspruchsvolle Ultraschall-Schweißen und Laser-Schweißen, ebenso für die thermischen Verbindungstechniken, die bei der Installation der Anbindeleitungen zum Einsatz kommen“, ergänzt Bernhard Metting, der für die Industrieseite zuständige Produktmanager Solar des weltweit führenden Herstellers von Kupferprodukten.
Kupferprodukte von KME kommen in folgenden Bauteilen zur Anwendung:

• Flachkollektoren und Röhrenkollekto-ren,
• Beschichtete Solarbänder,
• Rohre für den Fluidkreislauf der Wärmeträgerflüssigkeit im Solarkollektor und in den Verbindungsrohren,
• Rohre / Rohrbündel für Solarinstallationen,
• Fittings für die Verbindungstechnik (Solar-Pressfittings, Lötfittings).

Kupfer und seine Legierungen aus Altmaterialien können ohne Qualitätseinbußen beliebig oft recycelt werden. Neben den Rohstoffen wird dabei auch Energie gespart. So beträgt der Energieeinsatz für das Einschmelzen des Altmaterials nur einen Bruchteil dessen, was für die Metallgewinnung aus Konzentraten erforderlich ist.

Vorreiter bei der Nachhaltigkeit
Da man es bei den Käufern von Solarthermieanlagen zu einem sehr großen Teil mit besonders umweltbewussten Menschen zu tun hat, ist ein weiterer wichtiger Aspekt das Thema Nachhaltigkeit. Der Werkstoff selbst weist einen in vielen Jahrzehnten bewährten Recyclingkreislauf auf, nach Angaben des Deutschen Kupferinstitutes liegt die durchschnittliche Kupfer-Recyclingrate heute bei ca. 93%.
Aktuell wird etwa die Hälfte des jährlichen Kupferbedarfs in Deutschland von rund 1,7 Mio. Tonnen aus Recyclingmaterial gedeckt. Die elektrolytische Raffination ermöglicht es, unedle und edle Verunreinigungen aus Kupfer restlos zu entfernen. Deshalb können Kupfer oder seine Legierungen aus Altmaterialien ohne Qualitätseinbußen beliebig oft recycelt werden. Dabei gibt es keine Qualitätsunterschiede zwischen Neumetall oder aus Altmetall hergestelltem Kupfer.
Neben den Rohstoffen wird dabei auch Energie gespart. So entfällt einerseits der Energieaufwand, der mit dem Erzabbau, der Aufbereitung und dem Transport zu den Verarbeitungsstätten verbunden ist. Außerdem beträgt der Energieeinsatz für das Einschmelzen des Altmaterials nur einen Bruchteil dessen, was für die Metallgewinnung aus Konzentraten erforderlich ist. Insgesamt spart das Kupferrecycling im Vergleich hierzu rund 36% des klimaschädlichen CO₂.
In der Herstellung von KME-Kupferbändern und -Markenkupferrohren kommt zu rund zwei Drittel Recyclingkupfer zum Einsatz. Auch Solarkollektoren aus Kupfer weisen eine besonders gute Recyclingfähigkeit auf, da kein aufwendiges Trennen der einzelnen Bestandteile erforderlich ist. Hausinstallationsrohre aus Kupfer, die z. B. zur Herstellung des Solarkreislaufs zum Einsatz kommen, können bei Umbau oder Beendigung der Nutzungsphase eines Gebäudes ebenfalls problemlos getrennt und erfasst werden. Restrohrstücke aus neuen Installationsrohren, welche an Baustellen anfallen, werden ohnehin zu 100 % über die bewährten Kreislaufsysteme weiterverwendet.
Die europäische Kupferindustrie hat den Energieaufwand für Herstellung und Recycling von Kupfer lückenlos in einem aufwendigen Nachweisverfahren dokumentiert. Bestandteil des sogenannten Voluntary Risk Assessments („freiwillige Risikoanalyse“) sind darüber hinaus Angaben zu Umweltfragen, Gesundheitsaspekten etc. Hiermit ist die Kupferindustrie Vorreiter, ein vergleichbar umfassendes und transparentes Dokumentationssystem liegt für keinen anderen Werkstoff aus der Baupraxis vor.     (Wird fortgesetzt)

KONTAKT: KME Germany AG & Co. KG, 49074 Osnabrück, Tel. 0541 3214329, Fax 0541 3214320, info@kme.com, www.kme.com