SeasonalGridStorage - Innovative saisonale Wärmespeicher für urbane Wärmenetze

Status

abgeschlossen

Kurzfassung

Ausgangssituation/Motivation

Um die Ziele hinsichtlich Energieeffizienz, Senkung des CO2-Ausstoßes und Steigerung des Anteils von Erneuerbaren zu erreichen, kommt Wärmenetzen eine zentrale Rolle zu, besonders da etwa die Hälfte des Endenergiebedarfs in der EU als thermische Energie anfällt.

Energieangebot und Wärmenachfrage stimmen oft zeitlich und örtlich nicht überein, wodurch teure Überkapazitäten geschaffen werden müssen. Urbane Wärmenetze stehen aufgrund geänderter Marktsituationen vor der Herausforderung neue Energieträger in bestehende Systeme zu integrieren, die einen nachhaltigen Betrieb der Netze erlauben. Mit thermischen Speichern lässt sich Angebot und Nachfrage ausgleichen und so verstärkt erneuerbare Energieträger in Wärmenetze einbinden.

Saisonale thermische Energiespeichersysteme können Wärme über mehrere Monate hinweg speichern und somit in den Sommermonaten produzierte Energie im Winter nutzbar machen. In einigen Pilotanlagen werden bereits saisonale Speicher eingesetzt um Wärmenetze mit Energie zu versorgen. Die derzeit verwendeten sensiblen Wärmespeichertechnologien haben jedoch einige Nachteile (große Volumina bzw. hohe Speichertemperaturen nötig, Temperaturen >100°C problematisch, Wärmeverluste, hohe Investitionskosten).

Inhalte und Zielsetzungen

Es zeigt sich, dass die saisonale Speicherung von Wärme mit einigen Herausforderungen verbunden ist, weshalb hier Technologiesprünge notwendig sind. Die Integration innovativer (insbesondere thermochemischer) Speichertechnologien/-materialien in Wärmenetze könnte daher beitragen, die energetische sowie wirtschaftliche Performance dieser Systeme zu verbessern. Diese Wärmespeicher können aufgrund verschiedener Eigenschaften (hohe Energiedichte, druck- und verlustlose Speicherung, einfache Transportierbarkeit der Materialien, etc.) den Betrieb saisonaler Wärmespeicher für thermische Netze verbessern.

Im Sondierungsprojekt SeasonalGridStorage werden neue innovative Speichertechnologien analysiert, die das Prinzip der thermochemischen Energiespeicherung nutzen und mögliche Einbindungskonzepte in urbane Netze ermittelt. Hierfür wurden 3 repräsentative urbane Wärmenetze und deren Anforderungen analysiert und dynamische Szenarienrechnungen für unterschiedliche Wärmequellen, Einbindungskonzepte und Speichermaterialien durchgeführt.

Methodische Vorgehensweise

Das Projekt SeasonalGridStorage gliederte sich in 4 Arbeitspakete. Die Aufteilung der Arbeitspakete folgte der Darstellung in Abbildung 1.

Erwartete Ergebnisse

Ergebnisse des Projektes sind die Identifikation wirtschaftlicher Technologien und Betriebsweisen bzw. die Darstellung ökonomisch und energetisch sinnvoller Konzepte zur Integration thermochemischer Speicher in Wärmenetze. Aus den Ergebnissen der energetischen, ökonomischen und ökologischen Bewertungen, können Aussagen über die erforderlichen Eigenschaften eines Systems mit thermochemischen saisonalen Fernwärmespeichern getroffen werden, um konkurrenzfähig Energie für Wärmnetze auf unterschiedlichen Größenskalen bereitstellen zu können.