Erdbeckenspeicher: Fortschritte für eine effiziente Fernwärme

Das von AEE INTEC geleitete EU-geförderte Projekt TREASURE – Neuartige Großwärmespeichertechnologien in Nah- und Fernwärmenetzen hat sich zum Ziel gesetzt, sieben große Erdbecken- und unterirdische Tankspeicher (PTES, TTES-UG) in fünf europäischen Ländern zu demonstrieren. PTES (Pit Thermal Energy Storage) und TTES-UG (Tank Thermal Energy Storage – Underground) sind zentrale Komponenten moderner Fernwärmesysteme: Sie erhöhen die Flexibilität, ermöglichen die Integration erneuerbarer Energiequellen und tragen maßgeblich zu einer vollständig erneuerbaren Wärmeversorgung bei. Mit ihrer Fähigkeit, Wärme in großem Maßstab zu speichern, bilden PTES und TTES-UG Schlüsseltechnologien für die Energiewende in der netzgebundenen Wärmeversorgung.

Die Europäische Union verfolgt mit dem „Green Deal“ das Ziel, bis 2050 vollständig auf fossile Energieträger zu verzichten. Für den Fernwärmesektor bedeutet dies die sukzessive Stilllegung konventioneller Heizwerke und Kraft-Wärmekopplungen auf Basis von Kohle, Erdöl und Erdgas. Um die daraus entstehenden Herausforderungen – etwa Schwankungen in zeitlicher Verfügbarkeit und Leistung erneuerbarer Energien – zu bewältigen, sind großtechnische Wärmespeicher erforderlich. Nur durch die Bereitstellung solcher Flexibilitätselemente kann Wärme aus Solarenergie, Geothermie, Power-to-Heat-Anlagen oder Industrieabwärme effizient in die Netze integriert werden.

Das TREASURE-Konsortium umfasst 24 Partner aus Industrie, Kommunen, Energiedienstleistern, Fernwärmeversorgern sowie Forschung und Entwicklung. Zweimal jährlich treffen sich die Partner, um Ergebnisse, Herausforderungen und nächste Arbeitsschritte zu diskutieren. Das jüngste Treffen fand Ende Juni/Anfang Juli in Lidzbark Warmiński (Polen) statt, wo auch der PTES-Demonstrator besichtigt wurde, der künftig wertvolle Monitoring-Daten liefern wird.

Im Rahmen des Treffens wurden drei Berichte veröffentlicht:

1. Modellierung und Simulation: Der Bericht beschreibt die Rolle von Modellen und Simulationen in frühen Projektphasen. Er enthält allgemeine und spezifische Empfehlungen sowie eine Q&A-Sektion mit praxisrelevanten Fragen der Demonstratoren.
2. Daten für Simulationsstudien: Dieser Bericht liefert einen systematischen Überblick über die für Simulationen erforderlichen Daten, deren Relevanz, Zeitpunkt des Bedarfs sowie mögliche Datenquellen.
3. Indikatoren und Entwurfsparameter: Der Bericht definiert aktualisierte Key Performance Indicators (KPIs) und Key Design Parameters (KDPs) basierend auf IEA-ES TCP Task 39. Die Demonstrationspartner bewerteten diese Indikatoren und ordneten sie nach Bedeutung für unterschiedliche Projektphasen ein. Ein Schwerpunkt liegt auf frühen Entwicklungsphasen, in denen einheitlich definierte Indikatoren entscheidend für die Bewertung der Qualität und Eignung von PTES sind.

Das Projekt verfolgt mehrere innovative Forschungs- und Entwicklungsziele:

• Optimierung von Baukonstruktionen für Speicherwände und -abdeckungen, insbesondere für den urbanen Raum, um flächeneffiziente Lösungen trotz begrenzter Flächenverfügbarkeit und hoher Grundstückskosten zu realisieren.
• Erweiterung des Building Information Model (BIM) auf die spezifischen Anforderungen von Großwärmespeichern, um Bauabläufe zu optimieren, die Qualität zu erhöhen und Kosten zu senken.
• Entwicklung von digitalen Zwillingen der Speicher, die simulationsgestützte Optimierung von Speicher- und Systemdesign in der Planung ermöglichen und eine effiziente Betriebsführung über die gesamte Lebensdauer unterstützen.
• Demonstration der Funktion und Wirtschaftlichkeit der Technologie anhand der sieben realen Speicherprojekte. Durch Begleitung von Planung, Bau und Betrieb werden praxisnahe Erkenntnisse und Erfahrungsaustausch im Konsortium gewährleistet.
• Bereitstellung des gesammelten Wissens für weitere 14 europäische Großwärmespeicherprojekte (Satelliten-Projekte), um die Verbreitung und Markteinführung der Technologie zu beschleunigen.

Die sieben Demonstratoren in Frankreich, Deutschland, Polen, Serbien und Österreich haben Volumina zwischen 18.000 und 500.000 m³. Sie speichern Wärme aus unterschiedlichen erneuerbaren Energien und industrieller Abwärme, um fossile Energieträger zu substituieren. Je nach Planungs- und Umsetzungsstand werden die Speicher zwischen 2026 und 2027 in Betrieb gehen.

Die Ergebnisse des Projektes schaffen erstmals eine belastbare wissenschaftliche und praxisorientierte Grundlage, um die Funktionalität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit großtechnischer Wärmespeicher objektiv zu bewerten. Sie bieten Investoren, Fernwärmebetreibern, Planern, Ingenieuren und Entscheidungsträgern Orientierung und innovative Lösungsansätze für die weitere Verbreitung von PTES in Europa. Insgesamt liefert TREASURE damit einen entscheidenden Beitrag zur beschleunigten Transformation des europäischen Fernwärmesektors hin zu einer vollständig erneuerbaren Versorgung.