store4grid Optimierte Erdbecken-Wärmespeicher für Nahwärmenetze

Unabhängig davon, wie die zukünftige Energieversorgung sich zusammensetzen wird (fossil, erneuerbar mit oder ohne Atomenergie oder Mischsysteme) – das zeigen alle Szenarien [IER Uni Stuttgart, ITT DLR, Wuppertal Institut, FHG ISE] – die Abwärme aus der Stromproduktion wird in Zukunft so wertvoll sein, dass eine Speicherung von Wärme im großen Maßstab vorteilhaft sein wird (Mangold 2009). Insbesondere wenn 100 % erneuerbare Energieträger angestrebt werden, auch auf Basis von saisonaler Speicherung von EE-Gas (siehe z.B. (Feist 2014)), sind langfristig große Wärmespeicherkapazitäten erforderlich. Mittel- bis kurzfristig können durch den erhöhten Einsatz von solarthermischen Systemen CO₂-Reduktionsziele erreicht werden. Die insbesondere in Österreich stark vertretenen Biomassenetze können durch den Einsatz von Solarthermie und Wärmespeichern optimiert werden. Häufig wird derzeit die Optimierung von solar unterstützten Nahwärmesystemen durch den Einsatz von Wärmepumpen diskutiert. Der Erhöhung des Anteils an erneuerbarer Energie steht in der Regel eine Erhöhung der Effizienz der Energie- bzw. der Wärmeversorgung entgegen. Eine detaillierte Systembetrachtung durch Simulation ist notwendig, um eine optimal abgestimmte Lösung mit maximaler Primärenergieeinsparung zu entwickeln. Die Wirtschaftlichkeit von Großwärmespeichern ist derzeit nicht gegeben. Saisonale Wärmespeicherung wird aufgrund der geringen Zyklenzahlen auch in Zukunft kaum wirtschaftlich darstellbar sein. Durch intelligente Konzepte mit Multifunktionsspeichern kann eine Verbesserung der Wirtschaftlichkeit erreicht werden. Die Untersuchung des technischen und wirtschaftlichen Potentials Solarthermie, Wärmepumpe und Wärmespeicher in Wärmenetze einzubinden erfordert genaue (und ausreichend schnelle) Simulationsmodelle für Wärmespeicher verschiedener Bauarten.

Ausgangssituation

Saisonale Wärmespeicher wurden im Ausland bereits vor Jahrzehnten realisiert. Erfahrungen daraus zeigen, dass die qualitativen Anforderungen hoch sind, sehr hohe spezifische Speicherkosten entstehen und langfristig die Erwartungen nicht erfüllt wurden. Dennoch haben die Beispiele gezeigt, dass hohe solare Deckungsgrade bzw. hohe Ressourceneinsparungen möglich sind. In Österreich wurden, überwiegend Einfamilienhäuser mit großen Saisonalen-Tankspeichern ausgestattet, wodurch gezeigt wurde, dass 100 %ige solare Deckungsgrade erreichbar sind bzw. Wärmenetze mit kurzfristigen Lastausgleichsspeichern ausgestattet.