Die nächste Energiekrise wird eine Kühlungskrise sein: Warum steigende Temperaturen unsere Energiesysteme grundlegend verändern

Die Energiewende wird bislang vor allem als Stromwende verstanden. Ausbau von Photovoltaik und Windkraft, Netzen und Stromspeichern sowie die Elektrifizierung von Verkehr und Wärmeversorgung stehen im Mittelpunkt. Doch eine Entwicklung wird unterschätzt: Mit dem Klimawandel steigt weltweit der Kühlbedarf – und damit eine neue Herausforderung für unsere Energiesysteme.

Die vergangenen Hitzesommer in Europa haben gezeigt, dass hohe Temperaturen keine Ausnahme mehr sind. Gebäude, Krankenhäuser, Rechenzentren, Produktionsstätten und öffentliche Infrastruktur benötigen häufiger und länger Kühlung. Kritisch ist die zeitliche Situation: An heißen Tagen steigt der Strombedarf durch Klimaanlagen und Kälteanlagen stark, während Netze und Erzeugungsinfrastruktur ohnehin hoch belastet sind.

Kühlung muss deshalb als fester Bestandteil zukünftiger Energiesysteme betrachtet werden. Genau hier liegt eine Chance: Der Kühlbedarf steigt häufig dann, wenn gleichzeitig die solare Einstrahlung am höchsten ist. Diese zeitliche Übereinstimmung macht solarthermische Kühlsysteme besonders interessant.

Parabolrinnenkollektoren konzentrieren direkte Sonnenstrahlung und erzeugen Wärme auf einem für industrielle Prozesse und thermisch angetriebene Kältemaschinen geeigneten Temperaturniveau. Anders als bei Photovoltaik wird die Solarenergie nicht zunächst in Strom und anschließend wieder in Wärme oder Kälte umgewandelt. Die konzentrierte Solarstrahlung kann unmittelbar als hochwertige Prozesswärme genutzt werden.

Bei Anwendungen mit hohem Wärme- oder Kältebedarf ist deshalb nicht nur die elektrische Spitzenleistung pro Quadratmeter entscheidend. Relevant ist vielmehr, wie viel nutzbare Energie pro installierter Fläche bereitgestellt wird. Parabolrinnensysteme können durch direkte thermische Nutzung und hohe Betriebstemperaturen den Energieertrag der verfügbaren Fläche besonders effizient nutzen und gegenüber einer rein photovoltaisch-elektrischen Versorgung systemische Vorteile bieten.

Hitzeschutz wird zur kommunalen Aufgabe

Besonders deutlich wird die Bedeutung nachhaltiger Kühllösungen im öffentlichen Bereich. Krankenhäuser, Pflegeeinrichtungen, Schulen und andere soziale Einrichtungen gehören zu den Orten, an denen hohe Temperaturen gravierende Folgen haben können. Ältere und gesundheitlich geschwächte Menschen reagieren besonders empfindlich. Der Schutz vor extremer Hitze wird damit zunehmend zur Aufgabe der öffentlichen Gesundheitsvorsorge.

Städte und Kommunen müssen neue Strategien zur Klimaanpassung entwickeln. Gleichzeitig darf der wachsende Kühlbedarf die Stromsysteme nicht zusätzlich überlasten. Nachhaltige Kühllösungen müssen daher Menschenschutz und Energiesicherheit verbinden.

Solarthermische Kühlsysteme nutzen Sonnenenergie genau dann, wenn der Kühlbedarf besonders hoch ist. In Verbindung mit Absorptionskältemaschinen wird die Solarwärme direkt zur Kälteerzeugung eingesetzt. So können elektrische Lastspitzen reduziert und Stromnetze an heißen Sommertagen entlastet werden.

Von der Raumkühlung bis zur industriellen Anwendung

Noch größer ist das Potenzial in der Industrie. Unternehmen benötigen erhebliche Energiemengen für Prozesswärme, Dampf und Kälte. Dekarbonisierung kann deshalb nicht allein durch Elektrifizierung erreicht werden. Entscheidend ist, Strom und thermische Energie dort einzusetzen, wo sie jeweils die höchste Wirkung erzielen.

Eine industrielle Anlage in der Türkei zeigt das Potenzial: Parabolrinnenkollektoren werden mit zweistufigen Absorptionskältemaschinen kombiniert und für Prozesswärme und Prozesskälte eingesetzt. Die Kombination ermöglicht einen hohen Gesamtnutzungsgrad, da die Solarwärme auf hohem Temperaturniveau effizient zur Kälteproduktion genutzt wird. So lassen sich zugleich fossile Brennstoffe und elektrische Energie für konventionelle Kälteerzeugung einsparen.

Ein weiterer Vorteil thermischer Systeme ist die Speicherbarkeit. Hochtemperatur-Wärme lässt sich vergleichsweise direkt speichern und zeitversetzt nutzen. Mit einem entsprechend dimensionierten Hochtemperatur-Wärmespeicher kann tagsüber gewonnene Solarenergie auch nach Sonnenuntergang für Prozesswärme oder Kälte bereitstehen. Der Anlagenbetrieb lässt sich damit weit über die Sonnenstunden hinaus verlängern – bis hin zu einer Versorgung über 24 Stunden pro Tag.

Für Industrie, Krankenhäuser, Rechenzentren oder kommunale Kühlsysteme zählen am Ende nicht Kilowatt Peak, sondern zuverlässig verfügbare Kilowattstunden Wärme und Kälte. Der Vergleich von Solartechnologien sollte deshalb Energieertrag pro Fläche, Effizienz der gesamten Umwandlungskette und Speicherfähigkeit berücksichtigen.

Die nächste Phase der Energiewende wird somit nicht nur eine Frage der Stromerzeugung sein. Entscheidend wird auch, wie wir Wärme und insbesondere Kälte nachhaltig bereitstellen. Parabolrinnen, thermische Speicher und hocheffiziente Absorptionskältemaschinen können dabei eine wichtige Rolle übernehmen. Die Sonne liefert nicht nur Strom – richtig genutzt kann sie genau dann Wärme und Kälte bereitstellen, wenn steigende Temperaturen unsere Energiesysteme am stärksten fordern.