„nachhaltige technologien 02 | 2021"

für Solarkollektoren und Speicherkomponenten und unter der Voraussetzung der höchsten Erdgassteuer in ganz Europa, war es nun möglich, in Dänemark Wärme zum selben Preis wie Wärme aus erdgasbe- feuerten KWK-Anlagen zu erzeugen. Angaben zu den erwähnten Speichern sind der Tabelle zu entnehmen. Erdbecken-Wärmespeicher in hybriden Energiesystemen In den letzten Jahren war die Dekarbonisierung des Wärme- und Kältesektors in Dänemark ein noch stärkerer Treiber als die Solarthermie für die Ent- wicklung und Realisierung von neuen Erdbecken- Wärmespeicher-Projekten. Die Kombination aus Solar- thermie und Speicher hat üblicherweise ein bis zwei Speicherzyklen pro Jahr. Durch eine Erhöhung der Anzahl der Speicherzyklen, z.B. als Kurzzeitspeicher für KWK-Anlagen, können jedoch die Kosten entspre- chend gesenkt werden. Zudem werden die Speicher wirtschaftlicher, wenn die gespeicherte Energie aus Überschusswärme von beispielsweise Müllver- brennungsanlagen und Industrieanlagen stammt. Erdbecken-Wärmespeicher werden auch eingesetzt, um Spitzenlasten abzudecken. Alles in allem können Erdbecken-Wärmespeicher in solchen hybriden Ener- giesystemen fossile Brennstoffe zu fast 100 % ersetzen und damit Fernwärmeversorgungsunternehmen ent- scheidend dabei helfen klimaneutral zu werden. Weitere Pilotanlagen in Dänemark Im Jahr 1992 initiierte die dänische Regierung ein neues Programm zur Weiterentwicklung von Wär- mespeichern. Im Rahmen dieses Programms wurden Labortests an Prototypen von Erdbecken-Wärme- speichern mit Lehmabdichtungen durchgeführt und eine Pilotanlage mit 1.500 m 3 , angeschlossen an eine Anlage mit 560 m 2 Solarkollektoren, in Ottrupgård, Skørping, realisiert. Montage der Kühlhauspaneele in Ottrupgård Quelle: Solites [3] Die Erfahrungen aus Ottrupgård wurden genutzt, um das Speicherdesign zu überarbeiten. Die arbeits- intensive Abdichtung aus Lehm wurde durch einen geschweißten Polymer-Liner ersetzt und die Abde- ckung wurde mit Mineralwolle und EPS auf einem schwimmenden Polymer-Liner ausgeführt, statt dem selbsttragenden Deckel aus Kühlhauspaneelen. Die- ses Design wurde anschließend bei einem 10.000 m 3 großen Pilotspeicher in Marstal umgesetzt, der 2003 errichtet wurde. Nach der Implementierung dieses Speichers zeigten Berechnungen, dass ein 100.000 m 3 Speicher für weniger als 30 €/m 3 möglich wäre. Eine Leckage im Mannloch führte zu Wassereintritt in der Dämmung, so dass der Marstal Speicher nur drei Jahre in Betrieb war. Dennoch konnten mittels dieses Pilotspeichers viele Probleme gelöst werden, welche später als Grundlage für die Erdbecken-Wärmespei- chertechnologie im Großmaßstab dienten. Erste Erdbecken-Wärmespeicher im Großmaßstab Von 2011 bis 2017 wurden in Dänemark fünf Erdbe- cken-Wärmespeicher im Großmaßstab nach zwei unterschiedlichen Konzepten umgesetzt. Marstal (75.000 m 3 ) und Dronninglund (60.000 m 3 ) verwen- deten PE-Matten (Polyethylen) als Dämmmaterial für die Abdeckung und Gram (125.000 m 3 ), Vojens (210.000 m 3 ) und Toftlund (85.000 m 3 ) verwendeten Blähton als Dämmmaterial. Aufgrund billigerer Preise Daten zu dänischen Erdbecken-Wärmespeicher Quelle: Danish Energy Agency and Energinet [4] Erdbecken- speicher Ottrup- gård SUNS- TORE 2 Marstal SUNSTORE 3 Dronning- lund SUNS- TORE 4 Marstal Vojens Gram Toft- lund Projektart Demonstrationsvorhaben Gewerbeprojekt Baujahr 1993-95 2003 2013 2011-12 2014-15 2014-15 2016-17 Größe, m³ (Wasser) 1.500 10.000 60.000 75.000 210.000 125.000 85.000 Kosten, DKK/ Mio 1,68 5,0 17 19,9 37,3 32,2 30,6 Kosten, DKK/ m³ 1,120 500 283 266 177 257 359 Kosten, DKK/ kWh 38,6 7,8 3,1 3,3 3,06 3,18 4,54 Temperatur- differenz 35-60 35-90 10-89 17-88 40-90 20-90 20-90 Größe, MWh 43,5 638 5.400 6.000 12.180 12.125 6.885 Be- und Entladung Kapazität kW 390 6.510 26.100 10.500 38.500 30.000 22.000 Kalkulierter Wärmever- lust, gesamt, MWh/Jahr 85 402 1.602 2.475 5.500 4.024 1.900 Messwär- meverlust, MWh/Jahr 70 1.175 2.927 7 6 GROSSWÄRMESPEICHER