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Erfahrungen aus Dänemark und den Niederlanden
Große Wärmespeicher: Auf die richtige Einbindung ins Wärmenetz kommt es an
Kurze Speicherzyklen, schwankende Wärmerückgewinnung: Der Betrieb großer Wärmespeicher stellt unterschiedliche Anforderungen. Bei zwei sogenannten Study Tours untersuchten Wärmeversorger und Forschende in Dänemark und den Niederlanden, was sich daraus für die URBAN-ARENA-Mikroprojekte ableiten lässt.
Im September besuchten insgesamt 80 Teilnehmende einen Erdbeckenspeicher in Høje Taastrup bei Kopenhagen sowie Hoch- und Niedertemperatur-Aquiferspeicher in den Niederlanden. Die Exkursionen fanden im Rahmen von URBAN ARENA statt, einem Forschungs- und Austauschformat zur Integration saisonaler Wärmespeicher in kommunale Wärmenetze.
Vor Ort tauschten sich die Teilnehmenden mit den Betreibern über technische Lösungen, Herausforderungen und Erfahrungen aus dem laufenden Betrieb aus. In anschließenden Workshops diskutierten sie, welche Erkenntnisse sich auf die eigenen Vorhaben übertragen lassen. Diese fließen nun in die weitere Arbeit der 23 Mikroprojekte von URBAN ARENA ein.
Kopenhagen: Erdbeckenspeicher sorgt für mehr Flexibilität im Wärmenetz
50 Teilnehmende besuchten den Erdbeckenspeicher in Høje Taastrup. Die Anlage speichert Wärme in einem großen, gedämmten Wasserbecken und ist in das Fernwärmesystem im Großraum Kopenhagen eingebunden.
Die Besichtigung zeigte, dass Erdbeckenspeicher weit mehr leisten können als die saisonale Verschiebung von Wärmeüberschüssen aus dem Sommer in den Winter. In Høje Taastrup wird der Speicher vor allem für kürzere Speicherzyklen genutzt. So kann das Wärmenetz flexibler auf Schwankungen zwischen Wärmeangebot und -bedarf reagieren.
Ein weiterer Einblick betraf die Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik (MSR). Während für die wissenschaftliche Begleitung umfangreiche Messtechnik installiert wurde, benötigt die Anlage im regulären Betrieb deutlich weniger davon. Die Erfahrungen der Betreiber zeigen, dass sich der Speicher auch mit überschaubarem MSR-Aufwand stabil und zuverlässig steuern lässt.
Bei der Besichtigung des Erdbeckenspeichers in Høje Taastrup erläutern Fachleute den Teilnehmenden die technischen Besonderheiten der Anlage. | © Projektträger Jülich / Forschungszentrum Jülich GmbH
Ein Blick in den Technikraum zeigt die Rohrleitungen und Pumpen, die für den Betrieb des Erdbeckenspeichers benötigt werden. | © Projektträger Jülich / Forschungszentrum Jülich GmbH
Der Speicher muss zum Standort passen
In den begleitenden Workshops diskutierten die Teilnehmenden die Herausforderungen bei der Standortwahl. Gerade in dicht besiedelten Gebieten fehlen häufig ausreichend große Flächen für Wärmespeicher. Zudem muss der Standort zur hydraulischen Struktur des Wärmenetzes passen. Andernfalls können zusätzliche technische Anforderungen die Wirtschaftlichkeit beeinträchtigen.
Auch in Høje Taastrup beeinflusste die vorhandene Infrastruktur die Dimensionierung des Speichers. Eine Autobahn und eine Wassertransportleitung begrenzten nach Angaben der Teilnehmenden die verfügbare Fläche und damit die mögliche Speichergröße.
Im URBAN-ARENA-Mikroprojekt BISAM prüft das Forschungsteam den Einsatz eines Erdbeckenspeichers als Alternative zum ursprünglich geplanten Umbau einer ehemaligen Kohlewäsche zum Wärmespeicher. Während der Study Tour konnten sich die beteiligten Stadtwerke vor Ort ein Bild vom Betrieb der Technologie machen. Die Erfahrungen aus Høje Taastrup bieten damit eine zusätzliche Grundlage für die weitere Planung.
Amsterdam: Betriebserfahrungen mit unterirdischer Wärmespeicherung
Die zweite Study Tour führte 30 Teilnehmende in die Niederlande. Dort besichtigten sie sowohl einen Hochtemperatur- als auch einen Niedertemperatur-Aquiferspeicher. In Middenmeer lernten sie eine Anlage kennen, die überschüssige Geothermiewärme im Sommer unterirdisch speichert. Im Winter wird die Wärme wieder entnommen und für die Versorgung von Gewächshäusern nutzen.
In den Niederlanden erhielten die Teilnehmenden Einblicke in die technischen Komponenten eines Aquiferspeichers und deren Einsatz in der Praxis. | © Projektträger Jülich / Forschungszentrum Jülich GmbH
Ungewöhnliche Perspektive auf die Study Tour in den Niederlanden: Die Teilnehmenden erkunden das Gelände einer Anlage in der Nähe von Amsterdam, auf dem auch ein mit Tomaten gefüllter Container steht. | © Projektträger Jülich / Forschungszentrum Jülich GmbH
Die bisherigen Betriebserfahrungen zeigten, wie wichtig die Abstimmung zwischen Speicher und Wärmenetz ist. In den ersten Speicherzyklen wird neben der eigentlichen Wärmespeicherung auch der Untergrund erwärmt. Die Wärmerückgewinnung ist damit in den ersten Jahren geringer und stellt sich erst nach einer gewissen Zeit auf einen konstanten Wert ein. Wie lange das dauert ist unter anderem davon abhängig, wieviel Wärme eingespeichert wird und ob die Rücklauftemperaturen der Planung entsprechen.
Positiv fiel insbesondere auf, dass trotz hoher Betriebstemperaturen und Förderraten über mehr als vier Betriebsjahre keine Hinweise auf Kalkablagerungen oder Brunnenverstopfungen festgestellt wurden.
Technische Risiken frühzeitig berücksichtigen
Neben den Betriebserfahrungen diskutierten die Teilnehmenden Fragen zur Planung und Genehmigung unterirdischer Wärmespeicher. Frühzeitige Testbohrungen und Simulationen können helfen, Unsicherheiten über die Beschaffenheit des Untergrunds zu reduzieren, geeignete Standorte zu identifizieren und den späteren Speicherbetrieb besser einzuschätzen.
Auch die Genehmigungsbehörden sollten möglichst früh eingebunden werden. Ein klarer Überwachungsplan hilft dabei, technische und umweltbezogene Anforderungen von Beginn an zu berücksichtigen. Um Ablagerungen, Korrosion und Verstopfungen vorzubeugen, wurden unter anderem eine sorgfältige Brunnenentwicklung, geeignete Materialien sowie Maßnahmen zur Filterung und Wasserbehandlung vorgestellt.
Für die Mikroprojekte wurde vor allem eines deutlich: Speicher und Wärmenetz müssen gemeinsam geplant werden. Entscheidend sind unter anderem niedrige Rücklauftemperaturen und eine Speicherkapazität, die zum tatsächlichen Wärmeangebot und -bedarf passt.
Erkenntnisse für die weitere Projektarbeit
Die Erfahrungen aus beiden Study Tours fließen nun in die weitere Arbeit der URBAN ARENA-Mikroprojekte ein. Die beteiligten Wärmeversorger wollen gemeinsam mit den Forschungsteams insbesondere Fragen zur Wirtschaftlichkeit, Genehmigung und technischen Umsetzung vertiefen. Dabei können sie auf die Betriebserfahrungen aus Kopenhagen und Middenmeer zurückgreifen: etwa zur flexiblen Nutzung von Erdbeckenspeichern über die saisonale Speicherung hinaus oder zur Speicherung überschüssiger Geothermiewärme für die Wärmeversorgung im Winter. (sk)
