Auf einem Feld im äußersten Westen von Leipzig stehen 13.200 Solarkollektoren in langen Reihen. Sie produzieren aber keinen Strom, sondern heißes Wasser: Die neue Anlage „Solarthermie Leipzig West“ speist Sonnenenergie mit Temperaturen von bis zu 110 Grad direkt in das Fernwärme-Netz der 635.000-Einwohner-Stadt in Sachsen ein. Nach ersten Probeläufen hat jetzt der Dauerbetrieb begonnen. Mit 65.208 Quadratmetern Kollektorfläche ist sie nach Angaben der Projektpartner die größte Anlage dieser Art in Deutschland und die viertgrößte weltweit, die in ein Wärmenetz einspeist.
Die Dimensionen sind für deutsche Verhältnisse ungewöhnlich. Das Kollektorfeld belegt einen Teil eines rund 14 Hektar großen Areals im Stadtteil Lausen-Grünau, ungefähr die Fläche von 20 Fußballfeldern. Die thermische Spitzenleistung liegt bei rund 41 Megawatt, der erwartete Jahresertrag bei etwa 26 Gigawattstunden. Für das große Leipziger Netz bleibt der Beitrag allerdings überschaubar: Im Jahresmittel soll die Anlage rund zwei Prozent der Fernwärme liefern. An sonnigen Sommertagen, wenn vor allem Energie für Warmwasser gebraucht wird, können es aber immerhin bis zu 20 Prozent des Tagesbedarfs sein.
Leipziger Fernwärmeversorgung soll bis 2038 klimaneutral sein
Technisch arbeitet die Anlage mit Vakuumröhren-Kollektoren. Spiegel bündeln dabei die Sonnenstrahlung auf Röhren, in denen Wasser zirkuliert. Das Vakuum wirkt ähnlich wie bei einer Thermoskanne und vermindert Wärmeverluste. Ein Algorithmus misst die Einstrahlung und regelt den Durchfluss – bei schwächerer Sonne bewegt sich das Wasser langsamer, damit es die nötige Temperatur erreicht.
Solarthermie-Feld soll gleichzeitig Blühwiese werden
Der Standort wurde nicht nur wegen der freien Fläche gewählt. In unmittelbarer Nähe verlaufen große Fernwärme-Leitungen; außerdem liegt dort bereits das Blockheizkraftwerk Leipzig-West. Unter und zwischen den Solarkollektoren soll dabei keine kahle Industriefläche entstehen. Vorgesehen sind Blühwiesen, Hecken und Obstbäume, die Pflege sollen teilweise Schafe übernehmen. Bis auf das Technikgebäude bleibt das Gelände weitgehend unversiegelt. Nach Angaben der Stadtwerke liefert Solarthermie je Hektar etwa dreimal so viel Energie wie Photovoltaik. Strom ist allerdings vielseitiger einsetzbar und kann Wärmepumpen antreiben. Was sinnvoll ist, hängt von den jeweiligen Bedingungen vor Ort ab.
Leipziger Sonnenwärme soll fossile Heizkraftwerke verdrängen
Ein Problem bei der Sonnenwärme ist die Jahreszeit. Am meisten Energie fällt im Sommer an, der größte Heizbedarf entsteht im Winter. Leipzig kann diesen Gegensatz mit der neuen Anlage nur begrenzt ausgleichen. Eine sogenannte hydraulische Weiche, ausgeführt als Speicher mit rund 100 Kubikmetern Wasser, glättet lediglich kurzfristige Schwankungen. Ein saisonaler Speicher, der große Wärmemengen aus Juli oder August bis Dezember oder Januar aufbewahrt, ist das nicht. Die Leipziger Sonnenwärme wird daher überwiegend dann genutzt, wenn sie entsteht. Im Sommer kann sie vor allem fossile Heizkraftwerke verdrängen, die sonst das Warmwasser erzeugen müssten.
Sommerwärme für den Winter zu speichern ist technisch möglich, verlangt aber ganz andere Größenordnungen. In Frage kommen riesige, gut gedämmte Erdbecken mit Wasser, unterirdische Behälter, Erdsonden-Felder oder Aquiferspeicher in geeigneten Gesteinsschichten. Trotz Verlusten können solche Speicher den solaren Anteil auf mehr als 50 Prozent erhöhen. Dafür braucht es allerdings große Volumen, Platz, geeignete Geologie und hohe Anfangsinvestitionen.
Das Nachbarland Dänemark ist hier ein Vorreiter, dort gibt es bereits zahlreiche große Solarfelder mit Speicherbecken. Ein deutsches Beispiel ist Crailsheim in Baden-Württemberg. Dort versorgt eine große Solarthermieanlage das Wohngebiet Hirtenwiesen; ein Erdsondenspeicher nimmt im Sommer Wärme auf und gibt sie in der Heizperiode wieder ab. Auch im nordhessischen Bracht gibt es ein ähnliches Nahwärmesystem, an das rund 200 Gebäude angeschlossen sind. Generell wächst die solare Fernwärme in Deutschland:
- Bundesweit sind inzwischen rund 60 solcher Großanlagen in Betrieb.
- In Ludwigsburg ging 2020 eine Anlage mit 14.800 Quadratmetern Kollektorfläche in Betrieb.
- Greifswald folgte 2022 mit knapp 18.700 Quadratmetern und rund acht Gigawattstunden Jahresertrag.
- Weitere Projekte gibt es unter anderem in Lemgo, Potsdam und Stralsund.
- Leipzig überspringt die bisher üblichen Kollektorflächen allerdings deutlich.
Erste Frist zur kommunalen Wärmeplanung läuft jetzt ab
Gemessen am gesamten Wärmemarkt ist die Technologie bisher eine Nische. Das könnte sich mit der kommunalen Wärmeplanung ändern. Nach dem gültigen Wärmeplanungsgesetz müssen Städte mit mehr als 100.000 Einwohnerinnen und Einwohnern bis zum 30. Juni 2026 einen Wärmeplan vorlegen; kleinere Kommunen haben bis Mitte 2028 Zeit. Die Pläne sollen zeigen, wo Wärmenetze ausgebaut werden, wo individuelle Wärmepumpen sinnvoller sind und welche lokalen Wärmequellen verfügbar sind. Ein Wärmeplan garantiert allerdings noch keinen Netzanschluss; konkrete Investitionen und Ausbauentscheidungen müssen folgen. Die Wärmewende in dicht bebauten Städten ist anspruchsvoll, weil Erzeugungsanlagen und Netze über viele Jahrzehnte genutzt werden. Entscheidungen, die Städte heute treffen, prägen Kosten und Emissionen langfristig.
Für Wärmenetze gelten steigende Klimavorgaben. Für neue Netze gelten schon bei der Inbetriebnahme Mindestanteile für erneuerbare Energien oder unvermeidbare Abwärme etwa aus Industrieanlagen oder Rechenzentren. Bestehende Netze sollen diese Quellen bis 2030 zu mindestens 30 Prozent, bis 2040 dann zu 80 Prozent nutzen und 2045 vollständig fossilfrei sein. In dicht bebauten Städten können Wärmenetze viele Gebäude gleichzeitig auf die grüne Energie umstellen und verschiedene Quellen verbinden. Dafür müssen Kommunen jedoch früh Flächen für Solarfelder, Speicher, Energiezentralen und Leitungen sichern. Werden sie überbaut oder anderweitig verplant, ist die Chance vertan.
Leipzig demonstriert deshalb mehr als einen Größenrekord. Die Anlage zeigt, dass Sonnenwärme auch Temperaturen für ein großes Bestandsnetz liefern kann und fossile Energie sparen hilft. Sie zeigt aber ebenso die Grenzen eines einzelnen Projekts: Zwei Prozent im Jahresmittel sind ein Anfang, keine Wärmewende. Erst das Zusammenspiel aus mehreren erneuerbaren Quellen, daran angepassten Netztemperaturen, Speichern und einem konsequenten Ausbauplan macht Fernwärme klimaneutral.
