Wärmespeicher: Schlüsseltechnologie für nachhaltige Wärmeversorgung

FAU und TH Nürnberg nehmen saisonale Wärmespeicher in den Fokus

Welche Technologien eignen sich besonders, um Wärme zu speichern? Welche Speichergrößen sind für regionale Versorger sinnvoll und wirtschaftlich? Welche Rolle spielen Platzbedarf, Kosten und Temperaturbereiche? Mit diesen Fragen beschäftigen sich zwei aufeinander aufbauende Studien der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Technischen Hochschule Nürnberg.

Wärme wird in Zukunft zunehmend elektrisch erzeugt, etwa über Wärmepumpen oder elektrische Direktheizungen. Gleichzeitig nimmt auch die Volatilität am Strommarkt zu, unter anderem während sogenannter Dunkelflauten. Das sind Phasen, in denen die Sonne kaum scheint und der Wind nur schwach weht. Sie dauern zwischen zwei und zwölf Tagen und kommen mehrmals pro Wintersaison vor. Energieversorger wie zum Beispiel die N-ERGIE stehen dann vor der Herausforderung, solche Phasen mit wenig Strom aus erneuerbaren Energien und damit hohen Strompreisen überbrücken zu müssen. Wärmespeicher können dabei helfen, diese Phasen zu überbrücken, die Wärmeversorgung zu sichern und auch erneuerbare Energien zu integrieren.

Speicherung von Wärme für die regionale Wärmeversorgung

Die Untersuchung unter der Leitung von Prof. Dr. Jürgen Karl, Lehrstuhl für Energieverfahrenstechnik der FAU, analysiert für die N-ERGIE verschiedene Technologien zur langfristigen Wärmespeicherung und bewertet deren Wirtschaftlichkeit. Ein Technologiescreening zeigt auf, welche Technologien geeignet sind, Schwankungen zwischen Sommer- und Wintermonaten auszugleichen oder zumindest Dunkelflauten mit einer Dauer von ein bis zwei Wochen effektiv zu überbrücken.

Der Studie zufolge stehen für die saisonale Wärmespeicherung im Gigawattstunden-Bereich ausreichend erprobte Technologien zur Verfügung. Kernproblem ist neben der Rentabilität der Flächenbedarf großer Speicher. Die Studie zeigt unter anderem, dass eine Wärmespeicherung mit Niedertemperaturspeichern über einen Zeitraum von bis zu einem Monat wirtschaftlich realisierbar ist. Niedertemperaturspeicher (zwischen 20 und 60 Grad Celsius) würden in diesem Fall als Wärmequellen für Wärmepumpen dienen: Dafür würde überschüssiger Strom aus dem Sommer, zum Beispiel aus der PV-Einspeisung, zunächst durch das Beheizen von Warmwasser-Reservoirs gespeichert und im darauffolgenden Winter genutzt, um die Wärmepumpen zu betreiben.

„Wärmespeicher sind der Schlüssel, um die zukünftige Wärmeerzeugung mit erneuerbaren Energien unabhängig von Wetter und Jahreszeit zu machen – und damit die Wärmewende entscheidend voranzubringen. Insbesondere Niedertemperaturspeicher sind hier auf Grund der vergleichsweise geringen Investitionskosten vielversprechend“, sagt Prof. Dr. Jürgen Karl.

Wirtschaftlich vorteilhafte Speicherkapazität zum Transformationsplan für die Wärmeversorgung Nürnbergs

Die Studie der Technischen Hochschule Nürnberg untersucht wie die N-ERGIE ihre Versorgungsaufgabe durch einen möglichen Speichereinsatz in Zukunft am kostengünstigsten erfüllen kann.

Grundlage der Analysen bildet das Ziel der N-ERGIE, in den nächsten Jahren die Fernwärmeerzeugung durch verschiedene Bausteine zu dekarbonisieren und gleichzeitig die Anzahl der versorgten Abnehmer/-innen zu erhöhen. Dabei nahm die Studie Kostenabschätzungen bei unterschiedlichen Speichervarianten sowie Prognosen zur Speicherbewirtschaftung in einem beispielhaften Zeitraum und den darin herrschenden Marktgegebenheiten vor.

Weitere Informationen:

Nora Elhaus
Tel.: 0911 5302 99050
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