Mikroprojekt HANSE

Integration eines Erdbeckenspeichers in das Lübecker Fernwärmenetz

Wie – und ob – ein Erdbeckenspeicher in das Lübecker Fernwärmenetz integriert werden kann, ist Inhalt des Mikroprojekts HANSE. Die Forschungsarbeiten sind Teil der URBAN ARENA Seasonal Heat Storage – Forschungseinrichtungen und Universitäten arbeiten hier in insgesamt 23 Mikroprojekten an Grundlagen für den Einsatz saisonaler Wärmespeicher, jeweils mit einem beteiligten Stadtwerk als Fallbeispiel. Bei HANSE steht der Lehrstuhl Energietechnik an der Universität Duisburg-Essen auf der Forschungsseite, assoziierter Partner sind die Stadtwerke Lübeck. Wie das Forschungsprojekt die Ziele von Stadtwerken unterstützen kann, hat uns Saskia Andersen im Interview erzählt.

Frau Andersen, beschreiben Sie doch bitte kurz die Ausgangslage für die Fernwärme in Lübeck.

Lübeck hat im Gegensatz zu anderen Stadtwerken die Besonderheit, dass wir acht kleine Fernwärmenetze haben. Wir planen, die fünf innenstadtnahen Netze in Zukunft miteinander zu verbinden. Wir haben bereits eine Solarthermieanlage im Betrieb, die in das Netz einspeist. Fertiggestellt ist außerdem eine Luftwärmepumpe und wir realisieren aktuell eine Klarwasserwärmepumpe am Zentralklärwerk. Vier weitere Flusswasserwärmepumpen und einige Luftwärmepumpen sind in Planung, eventuell kommen noch eine zweite Solar- oder eine Geothermieanlage hinzu.

Wie sind Sie darauf gekommen, einen Erdbeckenspeicher zu integrieren – hat die URBAN ARENA den Anlass dazu gegeben oder war das die Idee der Stadtwerke?

Beides. Dass Speicher elementar sind für ein grünes Wärmesystem, das war uns natürlich bewusst. Wenn man die Möglichkeit haben möchte, sich frei zu machen von dem Wärmebedarf und dann zu produzieren, wenn die Möglichkeit besteht, braucht man Wärmespeicher in großer Form. Mit der URBAN ARENA ergab sich eine gute Möglichkeit, das Thema Erdbeckenspeicher zu durchdenken und eine beispielhafte Planungsgrundlage zu schaffen. Rein geologisch gesehen ist unser Standort nicht optimal. Deswegen haben wir vorher bereits über große oberirdische Speicher oder Tanksäulen nachgedacht. Für ein Volumen, das sich für eine ernstzunehmende saisonale Verschiebung eignet, benötigt man allerdings sehr große Speicher. Da wir in Lübeck Weltkulturerbe sind, ist das problematisch: Wenn man sich vorstellt, neben den sieben Türmen von Lübeck steht auf einmal ein Wärmespeicher, der größer ist als der größte Kirchturm hier, ist das ein Problem.

Wie groß müsste ein geeigneter Erdbeckenspeicher für Lübeck sein?

Welche Größe für unser Netz am Ende sinnvoll wäre, möchten wir über die URBAN ARENA herausfinden. Ich rechne damit, dass wir bei 100.000 bis 300.000 Kubikmeter Speichervolumen liegen könnten. Die Forschenden werden mit unseren Daten einen unendlich großen Speicher simulieren. Daraus können sie das technische Maximum ableiten. Zudem möchten wir anhand der Simulationen herausfinden, wie viel Wärme überhaupt da ist, die zwischengespeichert werden kann.

Können prinzipiell alle Bürgerinnen und Bürger in Lübeck an Ihr Fernwärmenetz angeschlossen werden?

Rein technisch würde das gehen, aber die Fernwärme ist eher für Mehrfamilienhäuser oder ältere, also schlechter sanierte Häuser sinnvoll. In hochbebautem Gebiet und wegen der Lübecker Altstadt als Weltkulturerbe wäre es dort ebenfalls eine attraktive Lösung. Die Übergabestationen für Fernwärme sind relativ kompakt. Im Gegensatz zu Luftwärmepumpen wird keine Technik außerhalb des Gebäudes benötigt. Dies ist gerade im Hinblick auf enge und denkmalgeschützte Bebauung ein enormer Vorteil. Die Frage ist eher, wie die Altstadt erschlossen werden kann, auch wegen möglicher Archäologiefunde. Andere Stadtwerke, die in der Altstadt schon eine Fernwärmeleitung haben, haben es da ein bisschen leichter als wir hier in Lübeck.

Was müssen Sie für den Standort eines Erdbeckenspeichers im Blick haben?

Aufgrund unserer Lage zur Ostsee haben wir relativ hochstehendes Grundwasser, das spielt eine Rolle bei der Standortwahl. Zudem muss der Speicher am Ende gut ausgelastet sein. Gerade in dieser besonderen Konstellation eines sehr großen Fernwärmenetzes. Die Wärme muss von den Anlagen zum Wärmespeicher kommen. Wenn der Speicher weit außerhalb liegt oder in einem Bestand, der nicht die notwendigen Rohrdurchmesser für den Transport der Wärme hat, funktioniert das nicht.

Zudem sind Ihre Erzeugungsanlagen zukünftig ebenfalls über das Stadtgebiet verteilt.

Richtig, in gasbetriebenen Netzen war die Wärmerichtung relativ einfach. Ein BHKW hat Wärme produziert und die ist immer von dort zum Kunden gegangen. In Zeiten von grünen, erneuerbaren Wärmequellen haben wir das nicht mehr. Wenn wir viel Sonne haben, kommt ganz viel aus der Solarthermie, später liefert die Flusswasser-Wärmepumpe vielleicht mehr und das ändert sich ständig. Das heißt, wir müssen uns überlegen, wie wir ein Netz bauen, das mit verschiedenen Flussrichtungen gut zurechtkommt. Auch den Speicher müssen wir beladen und wieder entladen können.

Das Ziel des Mikroprojekts ist ein beispielhafter Machbarkeitsnachweis eines Erdbeckenspeichers durch die Forschenden. Die Ergebnisse werden später veröffentlicht und stehen als Fallstudie vielen Stadtwerken mit ähnlichen Verhältnissen zur Verfügung. Was wären Ihre weiteren Schritte, wenn die Studie positiv ausfällt?

Also im ersten Schritt würden wir das in den Transformationsplan für das gesamte Stadtgebiet mit aufnehmen. Die Planenden erhalten die Informationen über die Erkenntnisse aus der URBAN ARENA und können diese nutzen. Nach der Genehmigung folgt schließlich die Realisierung, mittels Antrag bei der Bundesförderung für effiziente Wärmenetze.

Wie schätzen Sie den Mehrwert des Formats der URBAN ARENA ein? Wie sind Ihre bisherigen Erfahrungen damit?

Der Austausch ist generell sehr wichtig. Ich arbeite bei den Stadtwerken in der konzeptionellen Entwicklung und finde das Format sehr hilfreich. Wenn wir mit anderen Stadtwerken sprechen, machen wir dieselben Fehler nicht noch mal. Der Luxus von Stadtwerken ist, dass wir nicht Konkurrenten sind, sondern alle im selben Boot sitzen. Die URBAN ARENA ist thematisch geleitet und es gibt feste Plattformen, die zum Austausch auffordern. Da kommt wirklich etwas zustande.

Das Interview führte Meike Bierther, Wissenschaftsjournalistin beim Projektträger Jülich.